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  在科技部公布的2016年國家重點研發(fā)計劃專項立項結(jié)果中，華南理工大學材料科學與工程學院蘇仕健教授負責的“新一代有機電致發(fā)光材料與器件”項目榜上有名，獲批“戰(zhàn)略性先進電子材料”國家重點研發(fā)計劃重點專項立項。

華南理工大學研發(fā)的柔性顯示屏

  2017年5月，一則題為《彎的更美，彩電拼顏值看曲面》的報道中寫道：“目前雖然整體彩電市場表現(xiàn)欠佳，但是曲面電視市場表現(xiàn)卻十分搶眼�！監(jiān)LED作為柔性超薄彩色顯示的代表，為顯示終端的多樣化創(chuàng)造了更多的可能。

曲面電視

改變你我生活的OLED技術(shù)

  曲面屏幕給電子產(chǎn)品的造型設計提供了更大空間，它讓產(chǎn)品更加美觀的同時，還暗藏著健康的秘密。北京協(xié)和醫(yī)院發(fā)布的《曲面/平面電視人眼觀看疲勞度差異測試課題研究報告》指出，曲面電視更符合人眼生理構(gòu)造，能緩解觀看者的視覺疲勞感。

  未來，電視、手機和照明設備將更加健康，不再傷害我們的眼睛；電子產(chǎn)品的顯示屏可以卷在小小的筆里隨身攜帶；房屋不再用燈泡而是用玻璃窗或者墻面來照明……這些不只是我們的想象，而是可能實現(xiàn)的生活，而這種未來生活的實現(xiàn)要依賴于新一代有機發(fā)光材料及其器件的發(fā)展。

  蘇仕健教授率領團隊正是開展著此方向的研究。他們的項目劍指戰(zhàn)略性先進電子材料，屬于新型顯示領域，研究新一代高性能純有機發(fā)光材料/主體材料及其器件，發(fā)展具有顯示器件應用潛力的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能、長壽命、低成本的材料和器件體系。

蘇仕健教授（前排左一）及其研究小組成員

  從1960年第一臺CRT彩色電視機問世，到1991年第一條TFT-LCD生產(chǎn)線，再到2009年OLED開始應用于手機和電視，以及2015年量產(chǎn)可彎曲OLED顯示器。OLED顯示器以其節(jié)能、大面積、高分辨、超輕薄柔性、健康等優(yōu)勢在市場上一路披荊斬棘，取得節(jié)節(jié)勝利。

  OLED與傳統(tǒng)的液晶顯示（LCD）相比，有著不同的發(fā)光原理，更有著不可比擬的優(yōu)勢。OLED顯示技術(shù)具有自發(fā)光、廣視角、幾乎無窮高的對比度、較低耗電、極高反應速度等優(yōu)點。但是，OLED在價格、壽命上卻也存在著短板，尤其是較大顯示面板在價格上沒有競爭力。

  目前OLED顯示材料有三種。其一是1987年研發(fā)的第一代傳統(tǒng)熒光材料，這種材料不含貴重金屬、純有機、成本低，但是效率低。其二是1998年研發(fā)的第二代磷光材料，磷光材料效率是熒光材料的四倍，但是因其含貴重金屬而成本高，此外這種材料還存在著藍光材料壽命短、色純度差的缺點。目前市場上商用的OLED顯示器正是前兩種材料的結(jié)合，藍光為熒光，紅光和綠光為磷光。

  2012年出現(xiàn)了第三種OLED顯示材料——新一代有機發(fā)光材料，它不含貴重金屬、純有機，與磷光材料有著旗鼓相當?shù)母咝�，但急需解決穩(wěn)定性問題。蘇仕健團隊所需要做的就是把這樣的傳統(tǒng)材料替換為新一代有機發(fā)光材料，揚長避短，發(fā)揮新一代有機發(fā)光材料的優(yōu)勢，又克服其穩(wěn)定性欠佳的短板。

“彎道超車”打破國外壟斷

  據(jù)了解，在顯示面板行業(yè)中，OLED顯示面板的材料成本約占30%。而國內(nèi)權(quán)威機構(gòu)統(tǒng)計，2015年，世界的OLED材料需求約為10噸，經(jīng)濟產(chǎn)值約10億美元；預計到2020年，世界需求為28噸，經(jīng)濟產(chǎn)值近30億美元；屆時，中國國內(nèi)市場需求約10噸，經(jīng)濟產(chǎn)值約50億元人民幣。這是一塊非常大的“蛋糕”，中國如何在其中分得一杯羹？

  如此大的市場體量，OLED材料在中國的發(fā)展卻不容樂觀。目前已應用于商品化OLED產(chǎn)品的關(guān)鍵材料和技術(shù)被美國UDC、德國Merk、日本出光等外國公司壟斷，中國亟需具有自主知識產(chǎn)權(quán)的低成本、高性能材料和簡約器件及低成本制備工藝來改變現(xiàn)狀，而蘇仕健團隊的項目則有望使中國在此行業(yè)實現(xiàn)“彎道超車”，直達國際先進甚至領先水平。

  新一代有機電致發(fā)光材料與器件這一項目，為中國的顯示器件產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)“彎道超車”裝上了“超級發(fā)動機”。課題的背后，又是什么“誘惑”著科研團隊孜孜以求、全力以赴？

  “是我們科研工作者必須承擔的社會責任，以及對國家科技強大的追求”，蘇仕健表示，新一代有機電致發(fā)光材料取代當前廣泛商用的磷光材料，將帶來巨大的產(chǎn)業(yè)成本下降和環(huán)境保護價值。磷光材料中含有貴重金屬，不僅成本高，更使得廢棄電子產(chǎn)品垃圾成為環(huán)境保護的難題。而純有機發(fā)光材料不但取材來源更加廣泛且成本低廉，更因為不含重金屬成分，廢棄后也易于處理，不會污染環(huán)境。

新一代OLED在照明上的應用

  除了低廉環(huán)保的材料研發(fā)，該項目還注重發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)和制備工藝的簡約化，這使得新一代OLED顯示技術(shù)廣泛深入人們的生活成為了可能。“沒有做不到，只有想不到”，蘇仕健表示，OLED輕薄便攜且可卷曲的特性，可以為產(chǎn)品的應用帶來更多的想象與可能，除了卷軸式顯示屏、墻體照明、發(fā)光工藝品外，在新一代OLED的可應用范圍面前，反而顯得人們的想象力有些不足。

  然而，這一項目的最重要的意義，是將實現(xiàn)未來顯示器件的核心組成部分以及核心專利技術(shù)，都將掌握在我們國人自己手中，產(chǎn)業(yè)發(fā)展將不再受制于人，我國的顯示器件行業(yè)不但可以做得更大，而且有機會真正做強。  

  蘇仕健表示，目前我國OLED顯示面板的核心材料主要靠進口，相關(guān)產(chǎn)品也普遍以中、低端產(chǎn)品為主。中國相關(guān)產(chǎn)品雖然因為人工等成本較低而具有一定的價格優(yōu)勢，但是利潤水平也相對處于低位。未來，隨著新一代自主知識產(chǎn)權(quán)有機電致發(fā)光材料與器件的成功，中國相關(guān)產(chǎn)業(yè)不但實現(xiàn)利潤水平大幅提高，更可以通過高端產(chǎn)品的研發(fā)，真正參與到世界競爭中，掌握主動權(quán)，實現(xiàn)彎道超車、后發(fā)制人。

  作為“戰(zhàn)略性先進電子材料”國家重點研發(fā)計劃重點專項的組成部分，新一代有機電致發(fā)光材料與器件項目有效服務于國家科技產(chǎn)業(yè)重大戰(zhàn)略，從合成化學、材料、器件、物理、工藝及顯示系統(tǒng)集成等開展全鏈條協(xié)同創(chuàng)新研究，并將最終研發(fā)出具有國際先進水平的新一代高效率低成本有機發(fā)光材料及顯示器件。

  目前，在項目團隊的共同努力下，已成功開發(fā)了覆蓋全部可見光區(qū)域的純有機發(fā)光材料，取得了目前文獻報道中的最高效率水平，申請了一批發(fā)明專利。接下來將重點圍繞其中更具潛力的關(guān)鍵材料，著重解決穩(wěn)定性的問題，深度挖掘其顯示器件的應用潛力。

個人簡介

  蘇仕健，工學博士，教授，現(xiàn)任華南理工大學博士生導師。華南理工大學“百人計劃”“杰出青年教師”。主要從事應用于高性能有機電致發(fā)光器件的新型有機/高分子半導體材料的開發(fā)和研究，在具有高電荷遷移率和三線態(tài)能級的電荷傳輸材料的分子設計、合成、物性表征以及電致發(fā)光器件制作和性能評價上開展了大量的工作。

  成功開發(fā)出一系列具有迄今非晶態(tài)電子傳輸材料中最高電子遷移率的新型電子傳輸材料，即使不采用高活性堿金屬摻雜電子注入層仍實現(xiàn)了比采用堿金屬摻雜電子注入層的器件更低的驅(qū)動電壓和更高的發(fā)光效率，使器件結(jié)構(gòu)的簡約化和高效率化成為可能。突破了藍色磷光有機電致發(fā)光器件的效率瓶頸，首次成功地將器件外部量子效率提高到理論值極限。即使不采用提高器件光取出效率的技術(shù)，仍達成了迄今藍色和白色磷光有機電致發(fā)光器件能量效率的紀錄。首次用實驗證明，基于ITO基板的有機電致發(fā)光器件的光取出效率并不是理論計算值的20%，而是30%左右。在Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., Chem. Mater., Org. Lett.和Macromolecules等國際著名學術(shù)期刊上發(fā)表論文20余篇，發(fā)表論文被引用400余次，最高單篇引用次數(shù)超過100次。申請日本發(fā)明專利12項。

  來源：《新視點》第31期