Under de senaste åren har självdrivna elektrokromiska (EC) enheter visat betydande potential inom olika områden som optoelektronik, sensorer och säkerhetssystem. Dessa självdrivna EC-system, som kan reversibel färgväxling utan externa strömkällor, har väckt stort intresse för nästa generations elektroniska enheter.

Detta område är dock fortfarande i sin linda, med flera olösta utmaningar, inklusive monokromatiska displayer, begränsad cykelhållbarhet och användningen av vattenhaltiga elektrolyter. Alla dessa begränsningar har blivit en stor flaskhals för ytterligare smarta tillämpningar av självdrivna EC-system. Den primära utmaningen är att utveckla lämpliga katodiska EC-material som kan uppvisa oberoende självförsörjande färgväxlingsbeteende under samma arbetsparametrar.

Eftersom Prussian Blue (PB) har utmärkta EC-egenskaper och visar stor potential i det självdrivna EC-systemet, föreställer vi oss att Prussian Blue Analogs (PBAs), såsom nickelhexacyanoferrat (KNi ²⁺ [Fe ³⁺ (CN)₆ ], NiHCF), är lovande självdrivna katodiska EC-material eftersom PBA har liknande ansiktscentrerad kubisk kristallstruktur och redoxreaktion med PB.

Dessutom visar tidigare studie att PBA med olika färg är lätt att uppnå genom att ändra övergångsmetallerna för att samordna med cyanidligander, vilket ger ett potentiellt bibliotek för att designa självdrivet flerfärgsväxlingssystem. Dessutom kräver färgvisningstillämpningar av de självdrivna EC-systemen i allmänhet att man skapar specifika mönster i EC-filmerna för att förmedla information.

Litografiplattformar är möjliga att skapa komplexa mönstrade EC-enheter, men detta tillvägagångssätt kräver fördesignade fotomasker och komplexa tillverkningssteg. Vi tar itu med detta problem genom att introducera en snabb och enkel spraybeläggningsmetod för enhetlig tillverkning av NiHCF och PB nanopartikelfilm. Detta tillvägagångssätt möjliggör skapandet av självdrivna flerfärgs EC-skärmar med mönster, vilket förbättrar deras förmåga att förmedla specifik information.

Forskargruppen vid University of Jinan, ledd av Wenshou Wang, presenterar en designprincip för en självdriven flexibel flerfärgs EC-display baserad på en treskiktsfilmstruktur. Denna struktur innefattar en jonisk PAM/LiCl-gelfilm inklämd mellan NiHCF- och PB-nanopartikelfilmer som fungerar som två EC-katoder. NiHCF- och PB-nanopartiklar sprutas på rengjort ITO/glas för att skapa oberoende självdrivna färgväxlande katodfilmer.

Specifikt uppvisar det initiala EC-systemet en grön färg på grund av färgöverlagring av den övre gula EC-filmen (NiHCF) och den nedre blå EC-filmen (PB). Genom att ansluta/koppla bort en Al-ledning mellan NiHCF nanopartikelfilm eller PB nanopartikelfilm och gelfilm, uppvisar EC-systemet en färgväxling mellan grönt, blått, gult och färglöst.

Dessutom utvecklas en självdriven flexibel flerfärgs EC-skärm med ITO/PET som substrat, och erbjuder en enkel tillverkningsprocess för mönstrade flerfärgsskärmar, vilket lovar applikationer i skärmar och åtgärder mot förfalskning. Dessutom skapas en självdriven jonisk skrivtavla som möjliggör frihandsskrivning utan extern ström med LiCl/PAM vattenlösning som bläck.

Sammanfattningsvis säkerställer självladdningsförmågan hos EC-skärmar deras kontinuerliga användning för självförsörjande färgväxling utan externa strömkällor. Det nuvarande systemet erbjuder betydande framsteg inom flerfärgsväxling, med alternativ för gröna, blå, gula och färglösa skärmar, tillsammans med snabba svarstider, hög reversibilitet, enkel drift, enkla tillverkningsprocesser och hög flexibilitet.

Dessa resultat presenterar ett nytt tillvägagångssätt för att designa självdrivna flexibla flerfärgade EC-system, vilket avsevärt utökar deras potentiella tillämpningar.

Forskningen publiceras i tidskriften Research .

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

Journalinformation: Forskning

Tillhandahålls av Research