un, Schema schematico del processo di rivestimento delle barre. L'inserto mostra una fotografia digitale della pasta SVO/cellulosa. B, Illustrazione schematica di una piattaforma espositiva elettrocromica Zn-SVO. C, Illustrazione schematica dell'effetto di sovrapposizione del colore tramite la combinazione di arancione, giallo, e colori verdi. Il codice colore superiore rappresenta il colore dell'elettrodo SVO superiore, mentre il codice colore inferiore rappresenta il colore dell'elettrodo SVO inferiore. D, Spettri di trasmissione dell'infrarosso visibile-vicino del display in diversi stati di colore. e, Fotografia digitale del display di colore arancione, mostrando un OCP di 1,56 V. f, Fotografie digitali di un LED regolato da 0,5 V alimentato dal display elettrocromico Zn-SVO a 1 min e 40 min. G, Fotografie digitali del display Zn-SVO che mostrano sei colori ottenuti tramite l'effetto di sovrapposizione del colore. Credito:di Wu Zhang, Haizeng Li, William W. Yu, Abdulhakem Y. Elezzabi
I display elettrocromici multicolori sono una delle applicazioni più versatili perché possono mantenere i loro stati colorati senza la necessità di fornire energia elettrica. Però, la colorazione simultanea del controstrato quando si utilizza un display elettrocromico convenzionale limita gli effetti di sovrapposizione del colore. Inoltre, il funzionamento dei display elettrocromici convenzionali richiede tensioni esterne per attivare i processi di colorazione/sbiancamento, il che rende i display elettrocromici convenzionali lontani da una tecnologia a consumo energetico zero.
In un nuovo articolo pubblicato su Scienza e applicazioni della luce , un team di scienziati, guidato dal Professor Abdulhakem Y. Elezzabi e dal Dr. Haizeng Li del Laboratorio di ottica ultraveloce e nanofotonica, Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica, Università dell'Alberta, Canada, e i colleghi hanno sviluppato un nuovo concetto per display elettrocromici multicolori trasparenti utilizzando nanobarre di ossido di vanadio stabilizzato con ioni di sodio (SVO) come materiale elettrocromico. I nanorod SVO sono compatibili con un semplice metodo di rivestimento a barre per la fabbricazione di film elettrocromici se miscelati con cellulosa. A causa della natura di ossidazione di SVO, la cellulosa aggiunta può essere completamente decomposta a bassa temperatura (200 °C) per evitare la sua influenza sulla conduttività.
Il film SVO mostra una commutazione multicolore reversibile (arancione ⇄ giallo ⇄ verde) durante lo Zn 2 + inserimento (autocolorazione/scarica) ed estrazione (sbianca/carica). Sfruttando la risposta elettrocromica a tre colori (arancione ⇄ giallo ⇄ verde) del film SVO, un display elettrocromico è stato costruito inserendo un foglio di zinco tra due elettrodi SVO. Questo display consente il funzionamento indipendente degli elettrodi elettrocromici superiore e inferiore, fornendo così un'ulteriore flessibilità di configurazione dei dispositivi attraverso l'utilizzo di doppi strati elettrocromici sotto lo stesso o diversi stati di colore. Come tale, l'effetto di sovrapposizione del colore può ampliare notevolmente la tavolozza dei colori. Utilizzando l'effetto di sovrapposizione del colore, il display elettrocromico Zn-SVO costruito mostra la commutazione tra i più colori (arancione, ambra, giallo, Marrone, chartreuse e green) mantenendo la semitrasparenza di> 30%.
Più interessante, il display elettrocromico Zn-SVO possiede un potenziale a circuito aperto (OCP) di 1,56 V, che consente un comportamento di auto-colorazione e funzionalità di recupero di energia. Questo OCP deriva dalla differenza di potenziale redox tra la lamina di zinco e l'elettrodo SVO, che fornisce la forza motrice che attiva l'ossidazione di Zn (cioè, strippaggio di Zn nell'elettrolita) e riduzione del film SVO (cioè, intercalazione di Zn 2 + in SVO). Così, la tensione incorporata permette al display di commutare il suo colore da arancione a verde (compresi i quattro colori intermedi) a causa della riduzione del film SVO durante l'alimentazione di un LED.
Queste proprietà chiave segnano un miglioramento significativo rispetto ai display elettrocromici segnalati, rendendo i display elettrocromici Zn-SVO promettenti per i filtri ottici commutabili, micro-ottica sintonizzabile elettrocromica, e display trasparenti. Questo studio rappresenta un nuovo paradigma nei display elettrocromici che può potenzialmente facilitare nuove opportunità per lo sviluppo di un'elevata trasparenza, alta efficienza energetica, e display multicolori di grandi dimensioni.
