防偽和可視光學(xué)信息加解密技術(shù)受到信息安全領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。發(fā)光加密技術(shù)仍然面臨外部高壓電源、復(fù)雜架構(gòu)和昂貴解密設(shè)備的巨大挑戰(zhàn)，阻礙了其廣泛應(yīng)用。在此，開發(fā)了一種可穿戴集成自供電電致發(fā)光（EL）顯示裝置（W-ELD），該裝置由 MXene/硅基摩擦納米發(fā)電機(jī)（MS-TENG）和基于共享 MXene 電極的 EL 裝置組成，用于圖案顯示和信息加密。 W-ELD 采用一體式 MXene 電極，具有出色的靈活性和 0.6 kΩ sq
−1 的高電導(dǎo)率，MS-TENG 和 EL 設(shè)備都具有這種特性。 MS-TENG表現(xiàn)出優(yōu)異的輸出性能（輸出功率為0.9 Wm
−2）和高穩(wěn)定性和耐用性（104個(gè)周期），可以直接點(diǎn)亮柔性圖案EL器件。更重要的是，當(dāng)?shù)渭訉?dǎo)電電解質(zhì)溶液時(shí)，基于“中國”圖案MXene電極的W-ELD可以通過自供電EL發(fā)射精確揭示加密信息，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)可視化信息交互。因此，集成了 MS-TENG 和 EL 器件的基于 MXene 電極的一體化 W-ELD 展示了基于 EL 的特殊圖案信息加密功能，這為可穿戴自供電光電設(shè)備、柔性顯示器、和加密技術(shù)。
Fig 1. Ti
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X MXene 電極的制造和表征。 a) MXene電極制備示意圖。 b,c) Ti
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2 (MAX) 和多層 Ti
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x MXene (m-MXene) 的 SEM 圖像（比例尺：1μm）。d) 分層 Ti
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X MXene (d-MXene) 的 TEM 圖像（比例尺：1μm）。
e) MXene電極在0°至180°不同彎曲角度下的電阻。 f) MXene 電極經(jīng)過 5000 次彎曲循環(huán)（彎曲角度 120°）后的電阻。 g) Ti
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X MXene 電極在可見光波長范圍內(nèi)的透射率。
Fig 2. MS-TENG的制造工藝和電輸出性能。a) MS-TENG的制造過程。b）單電極模式MS-TENG工作機(jī)制示意圖。c–e) 基于具有不同 MXene 濃度的 MXene/硅摩擦電層的 MS-TENG 的電輸出性能（VOC、ISC 和 QSC）（工作頻率為 1.5 Hz）。
Fig 3. MS-TENG 的電輸出性能。a–c) 不同工作頻率（0.5–2.5 Hz）下的電輸出性能（VOC、QSC 和 ISC）。d) 電氣輸出性能與外部負(fù)載的關(guān)系。e) 不同外部負(fù)載電阻下不同運(yùn)動(dòng)頻率的輸出功率密度。f) MS-TENG 104 個(gè)接觸-分離周期的實(shí)時(shí)電壓輸出。
Fig 4. 演示 MS-TENG 作為便攜式電子產(chǎn)品的電源。a) 為便攜式電子產(chǎn)品供電的充電系統(tǒng)的等效電路圖。 b,c) MS-TENG 分別在不同接觸頻率（0.5–2.5 Hz）和不同電容容量（0.47–10μF）下的充電能力。d–f) 手動(dòng)敲擊下 MS-TENG 的電輸出。g–i) 分別帶有整流電路驅(qū)動(dòng) LED、電子表和計(jì)算器的 MS-TENG 在手敲擊下的照片。
Fig 5. W-ELD 的結(jié)構(gòu)和 EL 特性。a) 基于一體式 MXene 電極的 W-ELD 示意圖。 b) W-ELD 的 EL 光譜。c) EL 強(qiáng)度對(duì) ZnS: Cu 磷光體與 PVDF-HFP 質(zhì)量比 (1.1–1.6) 的依賴性。d）90-180μm不同厚度的W-ELD的EL強(qiáng)度。e) 不同厚度和ZnS:Cu與PVDF-HFP質(zhì)量比的W-ELD的EL強(qiáng)度。f) 不同驅(qū)動(dòng)電壓（100-300 V）下的EL強(qiáng)度。插圖：不同電壓驅(qū)動(dòng)下EL發(fā)射的相應(yīng)照片。 g）W-ELD在不同工作頻率（0.3-2.5 Hz）下的EL強(qiáng)度。插圖：不同工作頻率下EL發(fā)射的相應(yīng)照片。 h) 不同彎曲條件（0°–90°）下葉型EL發(fā)射的光學(xué)照片。 i) W-ELD 發(fā)射的重復(fù)性和穩(wěn)定性（104 個(gè)循環(huán)）。
Fig 6. 基于圖案化共面電極的W-ELD的器件結(jié)構(gòu)及加密信息演示。 a) W-ELD 的概念圖（左）和 W-ELD 的 EL 組件示意圖（右）。 b) 隨著氯化鈉水溶液的滴加，隱藏的基于“中國”的加密信息逐步顯現(xiàn)。 c) 基于圖案化共面電極的W-ELD的等效電路。 d)滴加氯化鈉或不加氯化鈉水溶液后W-ELD的EL光譜。 e) 電極 A 上的發(fā)射層在 NaCl 水溶液濃度下的 EL 強(qiáng)度和相應(yīng)的照片顯示在插圖中。 f) 具有 NaCl 水溶液濃度的電極 A 和電極 B 上的發(fā)射層的 EL 強(qiáng)度。 g) 發(fā)射層在陽光、紫外光（365 nm）和浸漬氯化鈉水溶液下的照片。 h) 基于圖案化共面電極的 W-ELD 在 100 °C 空氣中保持 30 天的熱穩(wěn)定性。
相關(guān)研究工作由河南大學(xué)Xin Wang課題組于2023年在線發(fā)表在《Advanced Functional Materials》期刊上，原文：Wearable Integrated Self-Powered Electroluminescence Display Device Based on All-In-One MXene Electrode for Information Encryption。
https://doi.org/10.1002/adfm.202307609
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
