东华大学王宏志、李克睿团队 AFM：低成本、无封装的电致变色调光膜-实现可定制化加工和维修

2023-12-15 来源：高分子科技

近年来，电致变色调光技术在智能窗领域取得了显著发展。然而，如何有效降低其生产制造成本仍是提升电致变色智能窗市场占有率所面临的一项重大挑战。通常，电致变色智能窗基于硬质导电基底，安装前要根据所需形状进行定制。但严格的器件组装、密封工艺以及难以维修等问题，显著增加了智能窗生产制造成本。目前，鲜有研究关注于开发无需封装的器件结构和提升电解质的环境稳定性，以实现低成本、无封装电致变色调光膜在自然环境下组装、定制化加工以及维修过程。

图1 基于无锂盐、疏水性聚离子液体固态电解质的低成本、无封装电致变色调光膜。

近期，东华大学王宏志、李克睿团队报道了一种新型电致变色调光膜，该膜无需额外的封装工艺，且达到使用寿命即可替换或维修（图1）。通过创新性无锂盐设计和疏水性可聚合离子液体的精细选择，可快速制备低表面能和低吸湿特性的电解质，满足了电致变色器件在自然环境下进行组装和维修需求。同时，电解质表现出较宽的电化学窗口，确保了器件变色循环测试中的出色稳定性以及在复杂应用环境下的可靠性。所制备的电解质无相分离现象，这要归因于电解质前驱体溶液的高混溶特性，保证了电解质的高透明度（图2a）。电解质与电极界面的多种界面相互作用协同实现了界面处的高附着力，从而确保无封装柔性电致变色调光膜在外力作用或定制化剪切过程中的良好界面稳定性（图2e）。在模拟户外环境下的耐久性测试中，基于聚离子液体固态电解质的无封装电致变色器件均表现出卓越的可靠性（图3）。这种低成本、无封装电致变色调光膜的新概念，有望推动电致变色智能窗便捷组装和大规模生产。

图2. 聚离子液体固态电解质表现出高粘附性、透明度和宽的电化学窗口。

图3. 基于聚离子液体固态电解质的无封装电致变色器件表现出优异的环境可靠性和机械稳定性。

该工作以A Lithium-Salt-Free, Hydrophobic, Solid-State Poly(Ionic Liquid) Electrolyte Enables Rapid Assembly of Unencapsulated, Removable Electrochromic “Window Tint Film” 为题发表在《Advanced Functional Materials》上（Adv. Funct. Mater. 2023, 2312358）。文章第一作者是吴锡录博士，共同通讯作者是王宏志教授、李克睿研究员。该研究工作获得国家自然科学基金、上海市科学技术委员会和国家重点研发计划项目的资助。

该工作是团队近期关于电致变色用电解质方面所取得的最新进展之一。在过去的几年里，团队专注于电致变色活性材料、电解质以及器件结构方面的一系列研究，提出了构建低维化无机电致变色材料和原位固化准固态电解质体系以增强界面结合稳定性的方法（Nat. Commun., 2021, 12, 1587; ACS Appl. Mater. Interfaces., 2022, 14, 48037; Adv. Funct. Mater. 2023, 12587; Chem. Eng. J. 2023, 477, 147069）。针对电致变色活性材料稳定性不足的方面提出了普适性的解决策略（Small 2023, 19, 2301742）。针对二维电致变色器件与现有服装织物的基元结构不相容问题，开展了电致变色器件纤维化的研究，开发了多种结构的纤维器件，通过自主搭建的设备平台，实现了纤维的连续化加工制备（ACS Appl. Mater. Interfaces., 2020, 12, 42955）。为了应对电致变色器件趋同化的应用场景，开发了电控变色-致动协同响应体系，实现了单一组分材料的多重响应功能（Nat. Commun., 2018, 9, 4798; Small, 2022, 18, 2107778; Adv. Mater. 2023, 2305914）。这些研究成果为电致变色技术在多个方面的应用提供了有益的创新和解决方案。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202312358

版权与免责声明：中国聚合物网原创文章。刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn，并请注明出处。

（责任编辑：xu）

【大中小】【打印】【关闭】

诚邀关注高分子科技

更多>>最新资讯

更多>>科教新闻