Negli ultimi anni, i dispositivi elettrocromici (EC) autoalimentati hanno mostrato un potenziale significativo in vari campi come l'optoelettronica, i sensori e i sistemi di sicurezza. Questi sistemi EC autoalimentati, in grado di effettuare la commutazione del colore reversibile senza fonti di alimentazione esterne, hanno suscitato un notevole interesse per i dispositivi elettronici di prossima generazione.
Tuttavia, questo campo è ancora agli inizi, con diverse sfide irrisolte, tra cui display monocromatici, durata del ciclo limitata e uso di elettroliti acquosi. Tutte queste limitazioni sono diventate un grosso collo di bottiglia per ulteriori applicazioni intelligenti di sistemi EC autoalimentati. La sfida principale è sviluppare materiali catodici EC appropriati che possano mostrare un comportamento di commutazione del colore autoalimentato indipendente con gli stessi parametri di lavoro.
Poiché il blu di Prussia (PB) ha eccellenti proprietà EC e mostra un grande potenziale nel sistema EC autoalimentato, prevediamo che gli analoghi del blu di Prussia (PBA), come il nichel esacianoferrato (KNi 2+ [Fe 3+ (CN)6 ], NiHCF), sono promettenti materiali catodici EC autoalimentati perché i PBA hanno una struttura cristallina cubica a facce centrate e una reazione redox simile con il PB.
Inoltre, lo studio precedente mostra che PBA con vari colori sono facilmente ottenibili modificando i metalli di transizione per coordinarli con i ligandi di cianuro, fornendo una potenziale libreria per la progettazione di sistemi di commutazione multicolore autoalimentati. Inoltre, le applicazioni di visualizzazione a colori dei sistemi EC autoalimentati generalmente richiedono la creazione di modelli specifici nelle pellicole EC per trasmettere informazioni.
Le piattaforme litografiche sono fattibili per creare dispositivi EC con motivi complessi, tuttavia, questo approccio richiede fotomaschere predefinite e fasi di fabbricazione complesse. Affrontiamo questo problema introducendo un metodo di rivestimento a spruzzo rapido e semplice per la fabbricazione uniforme di pellicole di nanoparticelle NiHCF e PB. Questo approccio consente la creazione di display EC multicolori autoalimentati con motivi, migliorando la loro capacità di trasmettere informazioni specifiche.
Il gruppo di ricerca dell'Università di Jinan, guidato da Wenshou Wang, presenta un principio di progettazione per un display EC multicolore flessibile e autoalimentato basato su una struttura di pellicola a tre strati. Questa struttura comprende un film di gel ionico PAM/LiCl inserito tra film di nanoparticelle NiHCF e PB che agiscono come due catodi EC. Le nanoparticelle NiHCF e PB vengono spruzzate su ITO/vetro pulito per creare pellicole catodiche a commutazione di colore indipendenti e autoalimentate.
Nello specifico, il sistema EC iniziale presenta un colore verde a causa della sovrapposizione di colore del film EC giallo superiore (NiHCF) e del film EC blu inferiore (PB). Collegando/scollegando un filo di alluminio tra la pellicola di nanoparticelle NiHCF o la pellicola di nanoparticelle PB e la pellicola di gel, il sistema EC mostra un cambio di colore tra verde, blu, giallo e incolore.
Inoltre, è stato sviluppato un display EC multicolore flessibile e autoalimentato utilizzando ITO/PET come substrati, offrendo un semplice processo di fabbricazione per display multicolori con motivi, promettente per applicazioni nei display e misure anticontraffazione. Inoltre, viene creata una lavagna ionica autoalimentata, che consente la scrittura a mano libera senza alimentazione esterna utilizzando una soluzione acquosa LiCl/PAM come inchiostro.
In sintesi, la capacità di autocaricamento dei display EC ne garantisce l'uso continuo per il cambio colore autoalimentato senza fonti di alimentazione esterne. Il sistema attuale offre progressi significativi nella commutazione multicolore, con opzioni per display verde, blu, giallo e incolore, insieme a tempi di risposta rapidi, elevata reversibilità, funzionamento diretto, processi di fabbricazione semplici ed elevata flessibilità.
Questi risultati presentano un nuovo approccio alla progettazione di sistemi EC multicolori flessibili autoalimentati, ampliando in modo significativo le loro potenziali applicazioni.
La ricerca è pubblicata sulla rivista Research .
Ulteriori informazioni: Wenzhao Xue et al, Dispositivi elettrocromici multicolori flessibili autoalimentati per display informativi, Ricerca (2023). DOI:10.34133/ricerca.0227
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