中國科大俞書宏院士團隊研制出新型低成本智能變色“玻璃”

    近日，記者從中國科學技術大學獲悉，該校俞書宏院士團隊近期研制出一種新型低成本智能變色“玻璃”——多色顯示電致變色器件。該器件不僅能實現(xiàn)多色顯示，而且可以實現(xiàn)自供電驅動，未來有望應用于節(jié)能建筑、低功耗顯示器、防炫后視鏡等領域。相關成果日前發(fā)表于《納米快報》。

    氧化鎢因其高光學透過調制率和優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性，被認為是最有前景的電致變色候選材料之一。然而，其顏色變化單一，不利于在多色顯示等領域應用。利用元素摻雜、材料合成以及特殊結構設計等技術可以解決氧化鎢顏色單調的缺陷，但仍然存在成本高或犧牲透明度的缺點。

    俞書宏院士團隊研制出一種基于納米線組裝體的多色顯示電致變色器件，通過采用界面組裝技術將氧化鎢和氧化釩納米線組裝在一起，從而使器件具有特定的光學、電學和多色顯示特性。在施加不同電壓下，組裝體可以呈現(xiàn)出由橙色、綠色到灰色的動態(tài)顏色變化。通過控制兩種納米線的比例，還可調控組裝薄膜的顏色顯示、透明度、響應時間、著色率等電致變色性能。此外，在掩膜板輔助下，界面組裝技術通過構造各種圖案和調控組分，可以實現(xiàn)更復雜的色彩顯示和信息傳輸。

    傳統(tǒng)電致變色器件大多基于氧化銦錫導電玻璃制備，需要借助外置電源系統(tǒng)驅動才能工作，這樣就影響了器件的柔性、獨立性和便攜性。為了解決這一問題，該團隊特任副研究員王金龍等受原電池概念的啟發(fā)，將原電池系統(tǒng)集成到基于高度穩(wěn)定性和柔性的銀納米線透明導電電極和氧化鎢納米線電致變色薄膜中，成功研制出一種自供電、低成本的柔性電致變色器件。與外置電源相比，這種自供電的電致變色器避免了內阻，平均著色效率提高了約20%；450個電致變色循環(huán)周期后，每平方厘米器件僅消耗約6.8毫克鋁片。

    作為智能窗口，該器件還表現(xiàn)出良好的太陽光輻射調控性能，相比于褪色狀態(tài)，窗口著色時可以將模擬太陽光照射物體的平均溫度從33攝氏度降到25.6攝氏度。