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北京工业大学汪浩教授和张倩倩教授团队:利用单一电致变色材料层即可实现多色彩图案化显示的新技术
2020-07-02  来源:高分子科技

  电致变色技术为多色彩图案化显示器件的构筑提供了良好平台。在特定电压下,一种电致变色材料通常只能实现单一颜色显示(着色或褪色),难以满足多色彩电致变色器件的应用需求,因此多色彩图案化电致变色器件构筑通常基于多种不同材料电致变色层的叠加,然而这种构筑方式带来了制备工艺复杂、成本高、驱动电压高以及不同图案之间的相互干扰等问题。因此,通过合理的材料选择和器件结构设计,发展多色彩图案化电致变色器件的制备新工艺,研制结构简单且易于调控的新型电致变色器件,对其在信息显示、军事伪装等领域的应用具有重要价值。


  近期,北京工业大学的汪浩教授和张倩倩教授团队报道了仅利用单一电致变色材料层即可实现多色彩图案化显示的新技术。他们将电致变色聚苯胺、凝胶电解质和导电基底组装成具有简单三层结构的全固态器件,通过施加水平方向电流,实现磁场和电场共同驱动离子在聚苯胺材料中水平重排,使得单一电致变色聚苯胺层在离子掺杂浓度梯度下产生颜色梯度,实现器件的多色彩图案化显示。同时,通过对电场调控,易于获得图案的动态变化。相比于传统的多色彩图案化电致变色器件,该新型器件的结构得到了极大简化,为电致变色技术在信息显示相关领域的应用提供了新的思路。相关研究成果以“A Self-Patterning Multicolor Electrochromic Device Driven by Horizontal Redistribution of Ions”发表在能源领域重要期刊Solar Energy Materials and Solar Cells上。


图1:传统单色显示和新型多色彩图案化电致变色器件的结构和工作原理示意图



图2:新型电致变色器件展示的多色彩图案动态变化



图3:多色彩图案化电致变色器件的电场调控显示及其在可视化电流指示器上的应用示意图


  本文报道了电场和磁场共同驱动离子的水平运动和再分布电致变色机制,利用单一的电致变色材料聚苯胺组装成三层结构新型电致变色器件。该装置去除了离子储存层,优化了器件结构,同时展示了多色彩显示,高的光学调制幅度,较快的响应时间,良好的循环稳定性等优异性能。该研究工作对未来电致变色器件的设计和制备提供一种全新思路,同时该器件的多色彩显示功能,在未来的信息显示、军事伪装等领域具有一定的应用前景。


  原文链接:A self-patterning multicolor electrochromic device driven by horizontal redistribution of ions. (Solar Energy Materials and Solar Cells, 2020. )

  https://doi.org/10.1016/j.solmat.2020.110642

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