Selvdrevne fleksible flerfarvede elektrokrome enheder til informationsdisplays

I de senere år har selvdrevne elektrokromiske (EC) enheder vist betydeligt potentiale inden for forskellige områder, såsom optoelektronik, sensorer og sikkerhedssystemer. Disse selvdrevne EC-systemer, der er i stand til reversibel farveskift uden eksterne strømkilder, har vakt stor interesse for næste generations elektroniske enheder.

Dette felt er dog stadig i sin vorden, med flere uløste udfordringer, herunder monokromatiske skærme, begrænset cyklusholdbarhed og brugen af ​​vandige elektrolytter. Alle disse begrænsninger er blevet en stor flaskehals for yderligere smarte anvendelser af selvdrevne EC-systemer. Den primære udfordring er at udvikle passende katodiske EC-materialer, der kan udvise uafhængig selvdrevet farveskifteadfærd under de samme arbejdsparametre.

Da preussisk blå (PB) har fremragende EC-egenskaber og viser et stort potentiale i det selvdrevne EC-system, forestiller vi os, at preussisk blå analoger (PBA'er), såsom nikkelhexacyanoferrat (KNi ²⁺ [Fe ³⁺ (CN)₆ ], NiHCF), lover selvdrevne katodiske EC-materialer, fordi PBA'er har den lignende ansigtscentrerede kubiske krystalstruktur og redoxreaktion med PB.

Desuden viser tidligere undersøgelse, at PBA'er med forskellige farver let kan opnås ved at ændre overgangsmetallerne for at koordinere med cyanidligander, hvilket giver et potentielt bibliotek til at designe selvdrevet flerfarvet skiftesystem. Derudover kræver farvevisningsapplikationer af de selvdrevne EC-systemer generelt at skabe specifikke mønstre i EC-filmene for at formidle information.

Litografiplatforme er mulige til at skabe komplekse mønstrede EC-enheder, men denne tilgang kræver foruddesignede fotomasker og komplekse fremstillingstrin. Vi løser dette problem ved at introducere en hurtig og ligetil sprøjtebelægningsmetode til ensartet NiHCF og PB nanopartikelfilmfremstilling. Denne tilgang gør det muligt at skabe selvdrevne flerfarvede EC-skærme med mønstre, hvilket forbedrer deres kapacitet til at formidle specifik information.

Forskerholdet ved University of Jinan, ledet af Wenshou Wang, præsenterer et designprincip for en selvdrevet fleksibel flerfarvet EC-skærm baseret på en trelags filmstruktur. Denne struktur omfatter en ionisk PAM/LiCl-gelfilm, der er klemt mellem NiHCF og PB nanopartikelfilm, der fungerer som to EC-katoder. NiHCF- og PB-nanopartikler sprøjtes på renset ITO/glas for at skabe uafhængige selvdrevne farveskiftende katodefilm.

Specifikt udviser det indledende EC-system en grøn farve på grund af farveoverlejring af den øverste gule EC-film (NiHCF) og den nederste blå EC-film (PB). Ved at forbinde/frakoble en Al-ledning mellem NiHCF nanopartikelfilm eller PB nanopartikelfilm og gelfilm, udviser EC-systemet et farveskift mellem grøn, blå, gul og farveløs.

Derudover er en selvdrevet fleksibel flerfarvet EC-skærm udviklet ved hjælp af ITO/PET som substrater, der tilbyder en enkel fremstillingsproces for mønstrede flerfarveskærme, hvilket lover for applikationer i skærme og foranstaltninger til bekæmpelse af forfalskning. Desuden er der skabt en selvdrevet ionisk skrivetavle, der muliggør frihåndsskrivning uden ekstern strøm ved brug af LiCl/PAM vandig opløsning som blæk.

Sammenfattende sikrer EC-skærmes selvopladningsevne deres kontinuerlige brug til selvforsynet farveskift uden eksterne strømkilder. Det nuværende system tilbyder betydelige fremskridt inden for flerfarveskift med muligheder for grønne, blå, gule og farveløse skærme sammen med hurtige svartider, høj reversibilitet, ligetil betjening, enkle fremstillingsprocesser og høj fleksibilitet.

Disse resultater præsenterer en ny tilgang til at designe selvdrevne fleksible flerfarvede EC-systemer, hvilket markant udvider deres potentielle anvendelser.

Forskningen er publiceret i tidsskriftet Research .

Flere oplysninger: Wenzhao Xue et al., Self-Powered Flexible Multicolor Electrochrome Devices for Information Displays, Forskning (2023). DOI:10.34133/research.0227

Journaloplysninger: Forskning

Leveret af Research