de.wedoany.com-Bericht: Forscher der Pritzker School of Molecular Engineering der University of Chicago (UChicago PME) haben entdeckt, dass die Zugabe des gängigen Kunststoffweichmachers Dioctylphthalat (DOP) zu leuchtenden Polymerfilmen gleichzeitig die Helligkeit und Dehnbarkeit des Materials verbessert. Dieser Durchbruch könnte die Anwendung flexibler Displays in Bereichen wie Smartwatches, Fitness-Trackern, medizinischen Geräten und humanoiden Robotern beschleunigen. Die entsprechende Studie wurde in Nature Communications veröffentlicht.

Die Entwicklung dehnbarer Leuchtmaterialien war lange Zeit durch ein Dilemma eingeschränkt: Die Flexibilität von Bildschirmen ging oft auf Kosten der Helligkeit. Das Forschungsteam erklärt, dass sich leuchtende Polymere in dicht gepackten Filmen gegenseitig stören und die Lichtausbeute verringern. Weichmacher wirken, indem sie zwischen den Polymerketten Platz schaffen, was sowohl Störungen verhindert als auch die Flexibilität erhöht.

Der leitende Autor der Studie, Sihong Wang, außerordentlicher Professor für Molekulartechnik, erklärte, dass frühere Forschungen dazu neigten, komplexe neue chemische Strukturen zu entwickeln. Die nun verfolgte Strategie erfordere lediglich das Mischen zweier Substanzen, wobei DOP als etablierter handelsüblicher Zusatzstoff bereits in Produkten von Duschvorhängen bis hin zu Kabelisolierungen weit verbreitet sei.

Die das Projekt leitende Bachelor-Forscherin Glingna Wang testete DOP. Die Ergebnisse zeigten, dass die Lichtemissionseffizienz des mit DOP verstärkten Films von 60 % auf nahezu 100 % stieg und die Dehnbarkeit von 5 % auf über 110 % anstieg – eine Steigerung um mehr als das 20-Fache. Bei der Integration in funktionierende OLED-Bauteile war die Effizienz der weichgemachten Filme um 35 % höher als bei Bauteilen ohne DOP-Zusatz.

Das Forschungsteam testete DOP anschließend mit fünf verschiedenen leuchtenden Polymeren, und alle Materialien zeigten deutliche Verbesserungen bei Helligkeit und Flexibilität. Wang wies darauf hin, dass dies darauf hindeute, dass die Methode ein breit anwendbarer physikalischer Ansatz sein könnte, der keine Entwicklung neuer maßgeschneiderter Materialien für jede Anwendung erfordere.

Für die Kunststoffadditivindustrie sind DOP und ähnliche Weichmacher bereits etablierte Produkte mit stabilen Lieferketten und Preissystemen. Die Validierung ihrer Anwendung im High-End-Elektronikbereich könnte diesen Materialien neue Märkte eröffnen. Display-Hersteller müssten auch nicht in komplexe neue chemische Syntheseverfahren investieren, sondern könnten bestehende Materialien und Produktionslinien anpassen, um Entwicklungs- und Markteinführungskosten zu senken.

Die Anwendungsmöglichkeiten gehen über den Bereich der Unterhaltungselektronik hinaus. Das Labor von Wang erforscht derzeit den Einsatz dieser Technologie in tragbaren Gesundheitsmonitoren, die sich der Körperkontur anpassen, in Lichttherapiegeräten sowie in Display-Arrays für Roboter und 3D-Visualisierungssysteme. Das Forschungsteam arbeitet daran, die Technologie zu skalieren, die verstärkten Materialien in größere Display-Arrays zu integrieren und weitere Anwendungen in der optischen Therapie und in biomedizinischen Geräten zu untersuchen.