近日，发表于《Chemical Science》期刊的一项研究成果为有机发光二极管（OLED）技术带来重大突破。来自太原理工大学、香港理工大学等机构的科研团队成功研发出两种基于芘（pyrene）的新型热激子材料，首次在非掺杂OLED器件中实现了高亮度下的可忽略效率衰减，为下一代显示与照明技术开辟了新路径。

行业痛点：效率衰减制约OLED发展

OLED凭借柔性、高对比度、自发光等优势已广泛应用于显示领域，但高亮度下的效率衰减（efficiency roll-off）始终是行业难题。传统荧光材料外部量子效率（EQE）上限仅 5%，而磷光和热激活延迟荧光（TADF）材料虽能实现 30% 以上 EQE，却因三重态激子寿命过长，在高亮度下因激子淬灭导致效率大幅下降，严重限制了其在高端显示和照明中的应用。

热激子机制通过高能反向系间窜越（hRISC）过程，可在纳秒级时间内实现三重态到单重态的转化，理论上能突破上述限制。但现有热激子材料多采用蒽作为π桥，分子扭曲结构严重，导致光致发光量子产率（PLQY）低且 hRISC 通道单一，器件性能提升有限。

创新设计：芘基材料实现多重突破

研究团队创新性地采用芘作为π桥，设计合成了TPAPyCP和2mTPAPyCP两种分子。芘的平面结构显著降低了分子扭曲角度（仅44.6°-53.6°），相比传统蒽基材料大幅提升了分子堆积效率。更重要的是，芘的能级特性创造了多重 hRISC 通道，使反向系间窜越速率常数达到10⁸ s⁻¹量级，远高于TADF材料的 10⁴-10⁵ s⁻¹。

实验数据显示，两种材料在纯膜状态下的PLQY分别达到73.2%和65.8%，远超传统蒽基材料46.6%的水平。基于TPAPyCP的非掺杂OLED器件，最大EQE达到9.41%，即使在10000 cd/m²的高亮度下仍保持8.95%，效率衰减仅4.97%，创下同类器件最低记录。

性能优势与应用前景

新型材料的优势体现在三个方面：一是通过芘基π桥的平面结构优化，实现了高效的激子利用，激子利用率（EUE）分别达到64.3%和70.5%，远超传统荧光材料25%的理论上限；二是分子设计中三苯胺（TPA）供体与苯甲腈受体的组合，精准调控了电荷转移特性，使器件发光稳定性显著提升，在4-9V电压范围内光谱几乎无变化；三是材料热稳定性优异，分解温度高达450°C以上，满足器件长期使用需求。

太原理工大学许慧侠教授表示：“这项研究证明芘基材料是构建高效热激子器件的理想选择，其独特的多重hRISC通道设计为解决效率衰减问题提供了全新思路”。该技术不仅适用于柔性显示、可穿戴设备等领域，还能降低OLED照明的能耗成本，推动绿色照明技术发展。目前，研究团队已与多家显示企业展开合作，预计3-5年内可实现产业化应用。