随着柔性电子、可穿戴设备、人机交互系统以及智能显示技术的快速发展，显示器件正逐渐由传统二维平面结构向柔性化、可变形和三维动态化方向发展。相比固定形态的传统显示器件，具有形态可编程能力的三维可重构显示器件能够突破平面显示的空间限制，在智能穿戴、交互界面、艺术显示以及新型光电子系统等领域展现出重要应用潜力。

  目前，实现显示器件三维形态转换的方法主要包括热成型、折纸/切纸结构、屈曲组装以及刺激响应材料等策略。然而，现有方案通常需要将发光单元、形变驱动结构以及支撑层进行独立设计，导致器件往往具有复杂的多层结构，不仅增加了制备难度，也限制了发光功能与形态调控功能之间的协同集成。此外，部分器件还依赖外部热源或机械驱动方式实现形态变化，难以满足小型化、集成化和智能化显示系统的发展需求。

  形状记忆聚合物（Shape Memory Polymer, SMP）具有可编程形变、临时形态保持以及热触发恢复等特点，为构建可重构电子器件提供了新的材料基础。如果能够将形状记忆功能直接引入电致发光层，使同一功能层同时承担发光和形态调节作用，有望简化传统器件结构，实现更加紧凑、高度集成的新型三维显示平台。

  因此，开发一种兼具稳定电致发光、可编程三维形态变化以及主动驱动能力的一体化显示器件，对于推动下一代柔性智能显示技术的发展具有重要意义。

研究创新：复合发光层实现发光与形状记忆功能集成

  近日，北京印刷学院焦守政/孙志成教授团队和哈尔滨工业大学成中军教授合作，提出了一种基于形状记忆复合发光层的三维可重构电致发光器件（Shape-memory Electroluminescent Device，SMED）。

  该研究突破了传统电致发光器件中“发光层”和“形变驱动层”相互独立的设计模式，构建了一种功能高度集成的新型器件结构。研究团队利用环氧树脂（EP）作为形状记忆基体，将ZnS:Cu电致发光材料引入其中，构筑ZnS:Cu/EP复合发光层，使其同时具备交流电致发光和热响应形状记忆功能，实现了由单一功能层完成光输出和结构重构。进一步地，研究团队在器件背面引入MXene电热层，利用MXene优异的导电性和焦耳热转换能力，实现了低电压驱动下的快速升温，为形状记忆过程提供内部热源。该设计避免了传统外部加热方式的限制，实现了器件形态变化过程的电控化和主动化。在性能方面，ZnS:Cu含量为60 wt.%的复合发光层表现出优异的热机械响应能力，形状固定率达到99.8%，形状回复率达到97.6%；完整SMED器件经过100次形状固定–恢复循环后，仍保持超过93%的形状回复率。同时，MXene电热层在3 V电压下约32 s即可达到稳定温度，有效驱动器件完成形态恢复。基于上述设计，该器件能够在弯曲、折叠、扭曲、卷曲等多种三维形态下保持稳定发光，并进一步拓展至形状自适应可穿戴显示、三维艺术显示以及形状记忆电致发光纤维等应用场景，为未来智能显示和柔性光电子系统提供了新的材料设计策略。

  2026年8月21日，相关工作以“3D Reconfigurable Display Devices Enabled by a Composite Emissive Layer with Integrated Electroluminescent and Shape-Memory Functions”为题发表在 Advanced Functional Materials期刊。北京印刷学院研究生胡晨舜为论文第一作者。

复合发光层的结构设计与形状记忆性能

  图1所示，SMED由PEDOT:PSS透明电极、ZnS:Cu/EP复合发光层、ITO-PET基底以及背面的MXene电热层组成。其中，ZnS:Cu/EP复合层不仅作为电致发光功能层，同时承担形状记忆调控作用；MXene电热层则通过焦耳热实现主动温度调节。通过“加热变形—冷却固定—再次加热恢复”的过程，器件能够实现平面结构与多种三维形态之间的可逆转换，包括弯曲、螺旋、花朵和蝴蝶等结构。同时，该器件在可穿戴显示、三维艺术显示以及发光纤维等方向展现出潜在应用价值。与已有形态可变器件相比，SMED兼具较快响应速度和良好的形态调控能力。

图1 SMED器件结构设计、工作原理及应用展示

复合发光层的结构与力学性能调控

  为实现发光和形状记忆功能融合，研究团队将ZnS:Cu荧光颗粒均匀引入环氧树脂网络中。FTIR分析表明环氧树脂形成稳定交联结构，同时元素分布结果显示Zn、Cu元素在复合层中均匀分布随着ZnS:Cu含量增加，复合材料刚度逐渐提升，为后续形状保持提供结构支撑，使其能够兼顾发光性能和形状调控需求。

图2 ZnS:Cu/EP复合发光层的结构表征

复合发光层的形状记忆性能

  通过DMA测试研究复合发光层的热机械响应，结果显示ZnS:Cu颗粒的引入能够调节材料玻璃化转变温度，使其满足热响应形变需求。当ZnS:Cu含量为60 wt.%时，复合层表现出优异的形状记忆性能，形状固定率达到99.8%，形状回复率达到97.6%。经过多次循环测试后，材料仍保持稳定的形状恢复能力，表明其具有良好的循环可靠性。

图3 ZnS:Cu/EP复合层的热驱动形状记忆行为

MXene电热层实现快速电驱动形态恢复

  为实现无需外部热源的主动形态调节，研究团队在器件背面构筑MXene电热层。通过MAX相刻蚀获得二维MXene纳米片，并形成连续导电网络。MXene薄膜表现出快速且稳定的焦耳热响应，在不同电压下可实现温度调控；在3 V电压和约49 mA电流条件下，约32 s达到稳定温度，并能够驱动器件完成形状恢复过程。

图4 MXene电热层的制备及电热性能

器件发光稳定性及多形态显示应用

  在弯曲、折叠、扭曲和卷曲等不同形态下，SMED均能够保持连续稳定发光。同时，该器件在500 g负载条件下仍可保持设定形态并持续发光。经过100次形状固定–恢复循环后，完整器件的形状回复率仍保持93%以上，表明多层结构具有良好的机械稳定性。此外，该器件进一步展示了可穿戴显示、三维艺术显示以及发光纤维等应用场景。

图5 SMED器件的发光性能与应用展示

结论

  本研究构建了一种集成电致发光、形状记忆和电热驱动功能的三维可重构显示器件。通过设计ZnS:Cu/EP复合发光层，实现了发光单元与形变单元的一体化；结合MXene电热驱动，实现了快速、可控的电响应形态调节。该策略为未来形状自适应显示、柔性可穿戴电子以及三维智能光电器件提供了新的材料设计思路。

  文献链接：http://doi.org/10.1002/adfm.77845

  3D Reconfigurable Display Devices Enabled by a Composite Emissive Layer with Integrated Electroluminescent and Shape-Memory Functions

  Chenshun Hu, Shouzheng Jiao*, Rongxue Xi, Siqi Wang, Man Wang, Furong Li, Yuwei Hao, Chao Wu, Zhicheng Sun*, Zhongjun Cheng*