دراسة أمريكية: الملدنات ترفع كفاءة البوليمرات المضيئة إلى ما يقرب من 100% وتزيد قابليتها للتمدد 20 ضعفًا

أخبار ar.wedoany.com، اكتشف باحثون في كلية بريتزكر للهندسة الجزيئية بجامعة شيكاغو (UChicago PME) أن إضافة مادة ثنائي أوكتيل الفثالات (DOP)، وهي مادة ملدنة شائعة للبلاستيك، إلى أغشية البوليمرات المضيئة يمكنها تحسين سطوع المادة وقابليتها للتمدد في آن واحد. قد يؤدي هذا الإنجاز إلى تسريع تطبيقات الشاشات المرنة في الساعات الذكية وأجهزة تتبع اللياقة البدنية والأجهزة الطبية والروبوتات الشبيهة بالبشر. نُشرت الورقة البحثية ذات الصلة في مجلة Nature Communications.

طالما واجه تطوير المواد المضيئة القابلة للتمدد معضلة: جعل الشاشة مرنة غالبًا ما يكون على حساب السطوع. يشير فريق البحث إلى أن البوليمرات المضيئة تتداخل مع بعضها البعض عندما تكون متراصة بكثافة داخل الأغشية، مما يضعف خرج الضوء. تعمل المادة الملدنة على خلق مسافات بين سلاسل البوليمر، مما يمنع هذا التداخل ويعزز المرونة في الوقت نفسه.

صرّح الأستاذ المشارك في الهندسة الجزيئية وانغ سيهونغ، وهو المؤلف الرئيسي للدراسة، أن الأبحاث السابقة كانت تميل إلى تصميم تراكيب كيميائية جديدة ومعقدة، بينما تعتمد الاستراتيجية الحالية ببساطة على مزج مادتين، حيث أن DOP هي مادة مضافة تجارية ناضجة تُستخدم على نطاق واسع في منتجات تتراوح من ستائر الحمام إلى عزل الكابلات.

اختبرت الباحثة الجامعية غلينغنا وانغ، التي قادت المشروع، مادة DOP. أظهرت النتائج أن كفاءة انبعاث الضوء للأغشية المعززة بـ DOP ارتفعت من 60% إلى ما يقرب من 100%، بينما زادت قابلية التمدد من 5% إلى أكثر من 110%، أي بزيادة تزيد عن 20 ضعفًا. وعند دمجها في أجهزة OLED عاملة، كانت كفاءة الأغشية الملدنة أعلى بنسبة 35% مقارنة بالأجهزة غير المضاف إليها DOP.

اختبر فريق البحث أيضًا مادة DOP مع خمسة بوليمرات مضيئة مختلفة، وأظهرت جميع المواد تحسنًا ملحوظًا في السطوع والمرونة. أشار وانغ سيهونغ إلى أن هذا يشير إلى أن الطريقة قد تكون وسيلة فيزيائية قابلة للتطبيق على نطاق واسع، دون الحاجة إلى تطوير مواد مخصصة جديدة لكل تطبيق.

بالنسبة لصناعة إضافات البلاستيك، فإن مادة DOP والملدنات المماثلة لها هي منتجات ناضجة، تتمتع بسلسلة توريد مستقرة ونظام تسعير راسخ. قد يفتح التحقق من تطبيقها في المجالات الإلكترونية المتطورة أسواقًا جديدة لهذه المواد. كما لا يحتاج مصنعو الشاشات إلى الاستثمار في عمليات تخليق كيميائي جديدة ومعقدة، بل يمكنهم تعديل خطوط الإنتاج باستخدام المواد الحالية، مما يقلل تكاليف التطوير والتسويق.

يتجاوز نطاق التطبيقات مجال الإلكترونيات الاستهلاكية. يستكشف مختبر وانغ سيهونغ إمكانية استخدام هذه التقنية في أجهزة المراقبة الصحية القابلة للارتداء التي تتوافق مع منحنيات الجسم، وأجهزة العلاج بالضوء، ومصفوفات العرض للروبوتات وأنظمة التصور ثلاثي الأبعاد. يعمل فريق البحث على توسيع نطاق التقنية لدمج المواد المعززة في مصفوفات عرض أكبر، ويدرس تطبيقات أخرى في العلاج البصري والأجهزة الطبية الحيوية.