中國(guó)科大俞書宏院士團(tuán)隊(duì)研制出新型低成本智能變色“玻璃”

    近日，記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校俞書宏院士團(tuán)隊(duì)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(shí)現(xiàn)多色顯示，而且可以實(shí)現(xiàn)自供電驅(qū)動(dòng)，未來有望應(yīng)用于節(jié)能建筑、低功耗顯示器、防炫后視鏡等領(lǐng)域。相關(guān)成果日前發(fā)表于《納米快報(bào)》。

    氧化鎢因其高光學(xué)透過調(diào)制率和優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性，被認(rèn)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(lǐng)域應(yīng)用。利用元素?fù)诫s、材料合成以及特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等技術(shù)可以解決氧化鎢顏色單調(diào)的缺陷，但仍然存在成本高或犧牲透明度的缺點(diǎn)。

    俞書宏院士團(tuán)隊(duì)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(shù)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(xué)、電學(xué)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(dòng)態(tài)顏色變化。通過控制兩種納米線的比例，還可調(diào)控組裝薄膜的顏色顯示、透明度、響應(yīng)時(shí)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(shù)通過構(gòu)造各種圖案和調(diào)控組分，可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)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(dǎo)電玻璃制備，需要借助外置電源系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)才能工作，這樣就影響了器件的柔性、獨(dú)立性和便攜性。為了解決這一問題，該團(tuán)隊(duì)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(dǎo)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(nèi)阻，平均著色效率提高了約20%；450個(gè)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(diào)控性能，相比于褪色狀態(tài)，窗口著色時(shí)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。