大阪大學研制新型紙質電致變色顯示裝置

大阪大學的一支研究團隊,剛剛結合了一種“高透明紙”(納米纖維素材質,可見光透射率90%)和一種由纖維素紙漿支撐的傳統“白紙”——從而打造出了高透明度的電極和高能見度的白色電解液、并且生產出了基于紙張的電致變色(EC)顯示屏。電致變色裝置的原理是,當在EC電極上施加電壓時,離子或電子會進入電解液中的EC層(離子溶液),從而表現出染色或脫色的特性。

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(研究配圖1:大阪大學研制出新型“紙張”電解質)

  傳統電池變色裝置的已知問題是——(1)為了防止電解質的泄露,就必須做好密封,但薄膜的制作很是困難;(2)隨著電解液的蒸發,EC的性能也會有所衰減。

  好消息是,由HirotakaKoga帶領的研究團隊,已經通過氫鍵,成功地紙張纖維素的表面上,打造出了一種支持非易失性電解液的新型紙質電解質。

  其名叫1-丁基-3-甲基咪唑-4-氟硼酸根離子液體化合物(BF4),此外在由納米纖維素制成的透明紙的整個表面上,均勻地涂覆了帶有電致變色功能的導電聚合物(PEDOT:PSS)。

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(研究配圖2:傳統電致變色顯示屏與新型紙質EC方案的對比)

  通過一種類似三明治的夾層結構,研究團隊開發出了一種EC紙裝置。這種電致變色方案不僅解決了之前提到的那些問題,同時擁有紙張的柔韌、易彎曲特性。

  此外,一種具有高光學發射系數的白色紙電解質,也提高了EC顯示屏的可見性。研究團隊稱之可兼顧傳統的書寫介質、以及電致顯示特性。

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(研究配圖3:功能分子在高性能復合材料的開發中發揮了重要的作用)

  結合成功開發的其它基于紙質的電子器件,比如內存、晶體管、天線、以及超級電容,我們就可以制造出新型的“紙質電子圖書”。


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