電致變色是指材料在紫外、可見(jiàn)光和近紅外區(qū)域的光學(xué)屬性在外加電場(chǎng)作用下產(chǎn)生穩(wěn)定的可逆變化現(xiàn)象，在電子紙、顯示器、藍(lán)鏡和智能窗等產(chǎn)品中都能見(jiàn)到電致變色材料的身影。近年來(lái)，隨著電致變色技術(shù)在汽車、建筑、印刷等大領(lǐng)域的應(yīng)用，電致變色的相關(guān)研究出現(xiàn)了空前的熱潮，人們通過(guò)尋找新材料、設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)等方式將電致變色器件的性能一步步提高。然而，當(dāng)今的電致變色技術(shù)仍不能滿足大規(guī)模應(yīng)用的需求，材料成本、變色效率、循環(huán)穩(wěn)定性以及應(yīng)用領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)問(wèn)題已成為此項(xiàng)技術(shù)長(zhǎng)足發(fā)展的瓶頸，人們面對(duì)電致變色巨大的潛在市場(chǎng)正一籌莫展。
中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所研究員趙志剛與蘇州大學(xué)教授耿鳳霞的研究團(tuán)隊(duì)合作以傳統(tǒng)的鎢基材料電致變色為特色，針對(duì)這一領(lǐng)域的基礎(chǔ)問(wèn)題以全新的視角進(jìn)行了細(xì)致而深入的研究，并取得了若干突破性的進(jìn)展。首次制備零維的氧化鎢（量子點(diǎn)）電極材料，其電致變色的生色與褪色時(shí)間均在1s以內(nèi)，變色效率可達(dá)154cm2/c，性能優(yōu)于非零維氧化鎢以及其他無(wú)機(jī)電變色材料，證實(shí)了將傳統(tǒng)電極材料的粒子尺度縮減到零維后，將大大提升其中的物質(zhì)與電荷傳輸過(guò)程，相關(guān)結(jié)果發(fā)表于國(guó)際期刊《先進(jìn)材料》(advancedmaterials.2014,26,4260-4267)。另外，設(shè)計(jì)并制備了以氧化鎢(w18o49)納米線和聚苯胺(pani)為二元電極活性材料的智能超級(jí)電容器，通過(guò)圖案和背景顏色的交互變化來(lái)展示其能量存儲(chǔ)狀態(tài)，賦予了超級(jí)電容器“智能化”新特性，為拓寬電致變色技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)辟了一條新的道路，該研究成果已發(fā)表于國(guó)際期刊《納米快報(bào)》(nanoletters,2014,14,2150-2156)。
最近，該團(tuán)隊(duì)的研究人員將研究的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移至電解質(zhì)上，從電致變色機(jī)理出發(fā)，指出傳統(tǒng)的電致變色電解質(zhì)(h+、li+、na+離子)并不能使電致變色器件性能達(dá)到最優(yōu)。首次提出了以三價(jià)陽(yáng)離子作為插入離子，并以w18o49納米線作為宿主結(jié)構(gòu)，驗(yàn)證了傳統(tǒng)電解質(zhì)離子存在的一些問(wèn)題，例如環(huán)境穩(wěn)定性差、對(duì)宿主結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重等，進(jìn)而采用了一種新的電解質(zhì)——al3+離子電解質(zhì)，并使得電致變色活性材料取得了較快的電致變色速率、較高的生色效率以及更好的循環(huán)穩(wěn)定性。
al3+離子電解質(zhì)在電致變色領(lǐng)域的應(yīng)用，不僅克服了傳統(tǒng)電解質(zhì)離子存在的一些問(wèn)題，而且使得電致變色活性材料取得了更加優(yōu)異的性能。al3+離子電解質(zhì)推動(dòng)了電致變色領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。
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