2025年6月18日齐鲁工业大学孙加振副教授、中科院化学所宋延林研究员团队在国际知名期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》（影响因子：8.2）发表最新研究成果。基于直写印刷技术的柔性透明多色电致发光显示器研究，为下一代可穿戴电子设备与智能人机交互界面提供了创新解决方案。
研究背景
随着柔性电子技术的飞速发展，可穿戴设备、智能人机界面等领域对兼具高透明度、柔韧性和多色显示能力的器件需求日益迫切。而传统无机 LED 与量子点 LED 因材料刚性和封装复杂性难以平衡柔性与透明，有机材料基显示则受限于环境敏感性与效率—透明度的权衡。ACEL 材料体系因均匀发光、长寿命及低功耗等特性，成为柔性透明显示的重要研究方向。然而，制备高透明度、高亮度和多色显示的交流电致发光显示器仍是一个艰巨的挑战。
柔性透明多色EL显示器的制造与优化
基于 ZnS / 聚二甲基硅氧烷（PDMS）的ACEL 墨水，通过掺杂不同浓度的 Cu 和 Mn 元素，实现了绿色（Cu:1.5 wt%）、蓝色（Cu:0.3 wt%）和橙色（Mn）三种发光颜色的精准调控。其中，ZnS:Cu 体系通过热电子激发机制产生高效发光，而 ZnS:Mn 则利用 Mn²⁺离子的电子跃迁实现橙色波段发射。
系统优化了直写印刷参数，包括喷嘴直径（200-500 μm）、挤出压力（6-11 psi）和层间距（50-200 μm），通过流变学分析确定了最佳油墨配方（40 wt% 固体含量）。该工艺实现了发光层的精确沉积，厚度控制精度达±10 μm，确保了电场分布均匀性与发光一致性。
绿色、柔性、透明EL显示器的结构和性能
所制备的柔性透明多色 EL 显示器展现出优异综合性能：可见光透过率超 45%，在 400 Vpp电压下绿色、蓝色、橙色发光亮度分别达 24 cd/m²、22 cd/m² 和 14 cd/m²，光谱半峰宽 < 37 nm。机械稳定性方面，在 8 mm 弯曲半径下经20,000 次循环后，EL 强度仍保持初始值的 89.4%。其发光强度随电压（0-400 Vpp）和频率（100-4000 Hz）呈线性增长，通过调节电参数可实现光谱峰值从 500 nm（3000 Hz）到 480 nm（10000 Hz）的动态调制。
生物医学监测和智能车载显示
基于多色发光特性，该显示器可用于实时心率监测：绿色表示正常心率（60-100次/分钟），橙色预警心动过速（>100次/分钟），蓝色提示心动过缓（<60次/分钟）。10×10像素阵列实现了生理信号的可视化动态追踪。在汽车智能窗应用中，20×30像素阵列可投影导航箭头与交通信号，其中绿色指示安全车速（30-80km/h），蓝色提示低速（<30km/h），橙色预警超速（>80km/h）。同时保持玻璃透光性，不影响驾驶视野。
该研究得到国家级大学生创新创业训练计划项目和山东省高校青年创新团队发展计划项目的支持。
作者简介
孙加振，博士，副教授，硕士生导师，山东省高校青创团队负责人，分别于曲阜师范大学、北京印刷学院、北京航空航天大学获得印刷工程专业、材料物理与化学专业、材料物理与化学专业学士、硕士、博士学位，2017年10月就职于齐鲁工业大学，致力于印刷微纳结构研究，制造绿色产品、功能器件及组织器官等。在Adv Mater, Chem Eng J, Colloid Surface B, Prog Org Coat, ACS Appl Mater Interfaces, J Mater Chem C, Appl Surf Sci, Langmuir等期刊发表30余篇SCI论文，被引用1100余次，H指数17。申请发明专利12件，授权5件，转让1件。主持国家自然科学基金青年基金，山东省重点研发计划公益性科技攻关类，山东省高等学校青年创新团队发展计划等科研项目。Nat Commun, Adv Mater, Adv Funct Mater, ACS Nano, Addit Manuf, J Manuf Processes等期刊审稿人。
宋延林，研究员，中科院绿色印刷重点实验室主任，杰青，长江学者特聘教授。中国材料研究学会、中国微米纳米技术学会、中国感光学会、中国印刷技术协会常务理事，国际印刷电子标准工作组专家。主持国家重点研发计划、国家基金委重大项目和创新群体、中科院战略先导项目（A类）等项目30余项。发表SCI收录论文600余篇，引用56,000余次，H指数122。主持和参加编写中英文专著16部；授权中国和美国、日本、欧盟、韩国等发明专利170余件。获2005年和2008年国家自然科学二等奖、2016年北京市科学技术一等奖和2023年第三届全国创新争先奖。先后获中国青年科技奖、中科院杰出青年、中国科协求是杰出青年成果转化奖、中国化学会-阿克苏诺贝尔化学奖、亚洲化学联合学会经济发展杰出贡献奖、国际电工标准组织IEC1906奖、中华印制大奖和毕昇印刷杰出成就奖等。入选首批科技北京领军人才、万人计划领军人才、中青年科技创新领军人才、国家百千万人才工程和全国优秀科技工作者等。
论文链接：
https://doi.org/10.1021/acsami.5c08008