電致變色技術(shù)的案例
《AFM》可逆、高對比度、電致/電熒光/光致變色的水凝膠
介紹
已經(jīng)開發(fā)出越來越多的材料顯示出多功能顯色特性（如電致變色、電致熒光變色或光致變色），但迄今為止，很少有材料同時顯示所有這三種特性。具有電化學(xué)和光學(xué)活性的材料對包括智能窗戶、照明、傳感、能源生產(chǎn)和保護(hù)在內(nèi)的各種應(yīng)用具有吸引力。這對于對適應(yīng)性或環(huán)境響應(yīng)式外墻感興趣的建筑開發(fā)商尤其有吸引力。實現(xiàn)由經(jīng)濟(jì)高效、易于合成的材料制成的系統(tǒng)將使它們易于在各種領(lǐng)域中使用。
摘要
最近，
北卡羅來納大學(xué)夏洛特分校
Michael G. Walter
教授
團(tuán)隊
使用
水溶性顯色噻唑
(5,4-d) 噻唑 (TTz) 染料開發(fā)
了低成本器件
，這些染料在三個領(lǐng)域顯示出高器件性能：電致變色、電熒光變色和光致變色，并且都包含
在高熒光水性聚乙烯中酒精
/硼砂水凝膠裝置。這些染料結(jié)合了剛性的雜環(huán) Ttz 結(jié)構(gòu)，可以開發(fā)具有優(yōu)異可逆性和穩(wěn)定循環(huán) 250 次循環(huán)的器件。含 Ttz 水凝膠的裝置在光照下也表現(xiàn)出光致變色，可以通過電化學(xué)循環(huán)回到無色狀態(tài)。此外，將光致變色與電致變色耦合降低了可比較的電致變色顏色變化所需的功率。最后，
含有水凝膠的裝置還顯示出電熒光變色，其中熒光可以關(guān)閉 > 90%
。
相關(guān)論文以題為
Obtaining Reversible, High Contrast Electrochromism, Electrofluorochromism, and Photochromism in an Aqueous Hydrogel Device Using Chromogenic Thiazolothiazoles
發(fā)表在《
A
dvanced Functional Materials
》上。
展開 新型智能材料——電致變色材料
陰極電致變色材料是指一類在高價的氧化態(tài)時為無色狀態(tài)，而在低價還原態(tài)時為著色狀態(tài)的電致變色材料。目前，研究較多的主要材料種類有三氧化鎢和三氧化鉬等。
三氧化鎢
對此，有專家制備了三氧化鎢納米線薄膜，并發(fā)現(xiàn)：該薄膜在電壓為負(fù)值時呈現(xiàn)出深藍(lán)色，電壓恢復(fù)正值時變?yōu)闊o色，而且具有整體變色均勻和變色迅速的特點(diǎn)。此外，專家們還制備了鉬摻雜三氧化鎢納米線薄膜，并發(fā)現(xiàn)：該薄膜在900-1800nm范圍內(nèi)比純?nèi)趸u薄膜具有更大的光學(xué)透過率，而且其變色速率較純?nèi)趸u薄膜有顯著的提升，但是其循環(huán)穩(wěn)定性較差。
近些年來，電致變色材料的研究和發(fā)展取得了十分明顯的進(jìn)步。但是，不可否認(rèn)的是，電致變色材離大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用還有一段路要走。這主要是因為，即便是目前的主流電致變色材料，依然存在制備成本比較高的問題。眾所周知，在高成本困局下，商業(yè)化不太可能實現(xiàn)。也就是說，電致變色材料的商業(yè)化在材料制備技術(shù)獲突破后，還有一點(diǎn)要做——成本突圍。
來源：中鎢在線
展開 大阪大學(xué)研制新型紙質(zhì)電致變色顯示裝置
大阪大學(xué)的一支研究團(tuán)隊，剛剛結(jié)合了一種“高透明紙”（納米纖維素材質(zhì)，可見光透射率90%）和一種由纖維素紙漿支撐的傳統(tǒng)“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(chǎn)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(dāng)在EC電極上施加電壓時，離子或電子會進(jìn)入電解液中的EC層（離子溶液），從而表現(xiàn)出染色或脫色的特性。
（研究配圖1：大阪大學(xué)研制出新型“紙張”電解質(zhì)）
傳統(tǒng)電池變色裝置的已知問題是——（1）為了防止電解質(zhì)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(fā)，EC的性能也會有所衰減。
好消息是，由HirotakaKoga帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊，已經(jīng)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(zhì)電解質(zhì)。
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(dǎo)電聚合物（PEDOT:PSS）。
（研究配圖2：傳統(tǒng)電致變色顯示屏與新型紙質(zhì)EC方案的對比）
通過一種類似三明治的夾層結(jié)構(gòu)，研究團(tuán)隊開發(fā)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(xué)發(fā)射系數(shù)的白色紙電解質(zhì)，也提高了EC顯示屏的可見性。研究團(tuán)隊稱之可兼顧傳統(tǒng)的書寫介質(zhì)、以及電致顯示特性。
（研究配圖3：功能分子在高性能復(fù)合材料的開發(fā)中發(fā)揮了重要的作用）
結(jié)合成功開發(fā)的其它基于紙質(zhì)的電子器件，比如內(nèi)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(zhì)電子圖書”。
展開 《Materials Horizons》報道離子水凝膠新型電致變色器件
電致變色材料的顏色和透過率等光學(xué)屬性可以在外電場調(diào)控下發(fā)生可逆變化。利用這種原理開發(fā)的功能器件在節(jié)能建筑、信息顯示、國防工業(yè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。例如，在辦公大樓的幕墻或者飛機(jī)舷窗安裝電致變色器件，可以起到自動調(diào)節(jié)紅外輻射和自然光照明的作用。然而，傳統(tǒng)電致變色器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不僅增加了生產(chǎn)成本，而且嚴(yán)重限制了設(shè)計的靈活性。
圖1 離子水凝膠電致變色器件
近日，國際知名期刊《Materials Horizons》刊登了題為“Multifunctional hydrogel enables extremely simplified electrochromic devices for smart windows and ionic writing boards”的研究論文。研究人員通過將多功能離子水凝膠與氧化鎢薄膜復(fù)合，設(shè)計了一種結(jié)構(gòu)精巧的新型電致變色器件。在周期性偏壓下，這種基于離子水凝膠的電致變色裝置能夠表現(xiàn)出顯著的顏色變化和高達(dá)70％的透射率調(diào)制（如圖1所示）。與傳統(tǒng)電致變色器件相比，響應(yīng)速度和著色效率均明顯提高。
圖2 離子書寫板演示
此外，論文中首次展示了一種基于電致變色原理的可擦寫離子書寫板（如圖2所示）。該設(shè)計突破了電致變色顯示器件不可擦寫的局限，驅(qū)動電壓低至~1 V。這項工作對下一代電致變色器件的設(shè)計與研發(fā)具有重要的意義，同時也為離子水凝膠的應(yīng)用提供了一種全新的思路。
論文第一作者為西安交通大學(xué)材料學(xué)院青年教師方華靖博士。南方科技大學(xué)汪宏教授和方華靖博士為通訊作者，合作單位還包括美國賓州州立大學(xué)。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、博新計劃和西安交通大學(xué)分析測試共享中心的支持。
展開 
小米×DKE東方科脈聯(lián)合推出四足仿生機(jī)器人電致變色版CyberDog2
本次發(fā)布會新品齊聚，全新仿生四足機(jī)器人CyberDog2作為發(fā)布會“One more thing”驚喜登場，CyberDog2電致變色版更是獲得了大量的關(guān)注。
全新發(fā)布的CyberDog2在繼承前代產(chǎn)品優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了全面的技術(shù)升級，更智能、更仿生。它配備了新一代小米自研高性能電機(jī)與全新升級的19組傳感器系統(tǒng)，在仿生動作和交互體驗上達(dá)到新高度，能夠更好地為用戶服務(wù)，真正實現(xiàn)四足科技伙伴走進(jìn)生活、為人類創(chuàng)造更大價值的理想。
此外，小米持續(xù)堅持開源共創(chuàng)的策略，將CyberDog2的研發(fā)技術(shù)面向全球開源，備受關(guān)注的電致變色版CyberDog2便是DKE東方科脈與小米實驗室聯(lián)合研發(fā)推出，通過電子紙動態(tài)顯示的數(shù)字化科技改變傳統(tǒng)靜態(tài)顯示材料的設(shè)計局限性，實現(xiàn)更加豐富、更加自由、更加貼近用戶需求的交互。
DKE東方科脈表示，“小米電致變色版CyberDog2的發(fā)布是DKE首次將電子紙應(yīng)用至智能機(jī)器人領(lǐng)域的經(jīng)驗，也是電子紙顯示技術(shù)跨足科技領(lǐng)域的里程碑，這也代表了高品質(zhì)、高標(biāo)準(zhǔn)的電子紙顯示技術(shù)成果獲得了業(yè)界的高度認(rèn)可。作為全球電子紙產(chǎn)業(yè)鏈核心企業(yè)之一，我們將攜手合作伙伴持續(xù)深耕，推動電子紙與更多領(lǐng)域新業(yè)態(tài)的充分結(jié)合，以創(chuàng)新的電子紙顯示技術(shù)產(chǎn)品相伴隨行、開源共創(chuàng)，釋放創(chuàng)造力、成就無限想象。”
本次DKE東方科脈采用E Ink Prism 1電子墨水技術(shù)，它能經(jīng)由任意形狀與圖紋設(shè)計切割，輕松與其他表面材料、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用結(jié)合，通過訂制化與程序化設(shè)計，達(dá)到顏色之間的相互轉(zhuǎn)換，讓原本一成不變的表面產(chǎn)生色彩變化，耐水性、耐刮涂，應(yīng)用在電子消費(fèi)品、家居家電、建筑外觀、展覽裝飾等領(lǐng)域表面，滿足實用性的同時展現(xiàn)制造商、設(shè)計師、用戶無止盡的創(chuàng)意和可能。
展開 東華大學(xué)王宏志團(tuán)隊ACS Nano:高性能Na+離子電致變色助力廉價顯示電子及物聯(lián)網(wǎng)器件
也正是基于鈉離子的多方面優(yōu)勢，研究人員也希望將鈉離子應(yīng)用到同樣基于氧化還原反應(yīng)的電致變色器件中去。顧名思義，電致變色是指材料光學(xué)屬性在外加電場的作用下發(fā)生可逆的變化的現(xiàn)象，宏觀表現(xiàn)為顏色和透明度的可逆變化，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于智能窗、汽車后視鏡、智能顯示等領(lǐng)域。但是由于Na+離子半徑明顯大于通用的Li+離子，導(dǎo)致其在傳統(tǒng)電致變色電極如氧化鎢中傳輸變得緩慢，從而極大地降低了電致變色材料的性能和循環(huán)壽命，限制了鈉離子電化學(xué)體系在電致變色領(lǐng)域的應(yīng)用。
【成果簡介】
近日，東華大學(xué)王宏志研究團(tuán)隊與美國佐治亞理工王剛博士(現(xiàn)美國西北大學(xué)博士后)合作，將含有變色基團(tuán)的有機(jī)配體組裝成MOF電極，利用該類MOF結(jié)構(gòu)中具有較大尺寸的一維離子通道，實現(xiàn)了鈉離子的快速脫嵌，從而使得電致變色電極在Na+有機(jī)電解液中達(dá)到了極高的變色速度和變色效率。相關(guān)成果以題為“Ion-Transport Design for High-Performance Na+-Based Electrochromics”發(fā)表在ACS Nano上。文章的共同第一作者為東華大學(xué)李然博士生和李克睿博士(現(xiàn)新加坡國立大學(xué)博士后)。
【圖文導(dǎo)讀】
圖一. 兩種MOF的結(jié)構(gòu)分析。
(a, b, c, d)兩種MOF的SEM圖像；
(e)兩種MOF的XRD圖；
(f, g)兩種MOF的晶體結(jié)構(gòu)示意圖；
(h)兩種MOF的N2等溫吸脫附曲線；
圖二. MOF電極在不同電解液中電化學(xué)性能和離子傳輸示意圖。
(a)MOF電極在不同電解液中的電化學(xué)阻抗圖；
(b)MOF電極在Na+電解液中的循環(huán)伏安曲線；
(c)不同離子在MOF電極中的離子傳輸效率；
(d) MOF電極在不同電解液中離子傳輸機(jī)制圖；
圖3. MOF電極在不同電解液中的電致變色性能。
展開 柔性｜Ynvisible與PragmatIC簽訂3年合作協(xié)議，將專注于全集成柔性顯示模塊
近日，物聯(lián)網(wǎng)(IoT)市場快速發(fā)展的公司Ynvisible Interactive公司和柔性電子領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者 PragmatIC Semiconductor簽訂了一項為期3年的非約束性技術(shù)合作伙伴和供應(yīng)協(xié)議。這項協(xié)議涉及服務(wù)和產(chǎn)品交付額達(dá)200萬美元，主要業(yè)務(wù)專注于全集成柔性顯示模塊。
眾所周知，智能包裝和醫(yī)療保健等不斷增長市場中的許多應(yīng)用都需要顯示器，以確保物品正確運(yùn)輸，或保證真實性，或提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)的讀取。在該背景下，傳統(tǒng)的顯示器方案成本高、不具柔性而且不夠輕薄，所以既不適合用于包裝或印刷媒介，也不適合集成到大眾市場設(shè)備中。相比來看，Ynvisible的印刷電致變色技術(shù)是這些應(yīng)用的理想選擇，它的輕薄柔韌屬性和超低功耗非常適合用作這些應(yīng)用的開發(fā)平臺。
不過，這種顯示器本身也有一個問題——它需要驅(qū)動電路來驅(qū)動顯示器工作。目前來看，它需要一個獨(dú)立的硅基集成電路（或芯片），而這些集成電路一般會增加整個產(chǎn)品的成本和重量——這些會影響顯示器本身輕薄柔韌的優(yōu)勢屬性。現(xiàn)在，Ynvisible將采用PragmatIC Semiconductor的輕薄柔韌型集成電路 (FlexIC)，它能夠很好地嵌入Ynvisible的印刷顯示器中以提供完整的驅(qū)動支持。
展開 揭秘折疊屏手機(jī)背后的“黑科技”
電致變色技術(shù)
電致變色指在外加電場和電流的作用下材料的光學(xué)特性產(chǎn)生可逆變化的現(xiàn)象，在外觀上表現(xiàn)為從著色態(tài)到透明態(tài)或者從一種顏色到另外一種或幾種顏色的可逆變化。電致變色最新的發(fā)展技術(shù)是使用改良的多孔納米薄膜構(gòu)造的電極，這是由NTERA 公司首先提出的，優(yōu)點(diǎn)有：在光照條件下有良好的對比度、快的轉(zhuǎn)換速度、長時間顯示內(nèi)容時的極小功耗， 還是一個兼容低成本、使用加色打印工藝制造和寬光譜范圍反射式結(jié)構(gòu)器件。
電子粉流體
電子粉流體顯示技術(shù)由普利司通公司開發(fā)，工作原理是在前面板和背面板之間封入不會凝集和可控制帶電量的電子粉流體，并使其移動。使黑色電子粉流體帶正電荷，白色電子粉流體帶負(fù)電荷，當(dāng)改變電壓極性后，白色電子粉流體移到前面板，而黑色電子粉流體移到后面板，從而實現(xiàn)切換顯示白色和黑色的目的。由于電子粉流體是在空氣中移動，驅(qū)動速度較快，且可在低溫下進(jìn)行驅(qū)動。目前工作電壓80 V，降低工作電壓是今后有待解決的課題。
柔性顯示技術(shù)的研發(fā)重點(diǎn)
1、顯示元器件技術(shù)的開發(fā);
2、驅(qū)動元件技術(shù)開發(fā);
3、基板技術(shù)的開發(fā);
4、封裝技術(shù)開發(fā)。
柔性顯示技術(shù)涉及光學(xué)、色彩學(xué)、材料化學(xué)、電子學(xué)等，屬于多學(xué)科綜合類技術(shù)，所以柔性顯示技術(shù)具備前沿性、綜合性，有相當(dāng)?shù)?em>技術(shù)難度，需要跨學(xué)科的研發(fā)與合作。
柔性傳感器
在柔性電子技術(shù)中，另一大可能帶來產(chǎn)業(yè)革命性變革的技術(shù)是柔性傳感器研制。
展開 長安原董事長被捕！長城不造手機(jī)不上天；極氪車主發(fā)聲明；賈躍亭被執(zhí)行；雙龍將被收購；地平線零束合作
據(jù)了解，極氪001配備的EC天幕為光感天幕，即“EC固態(tài)電致變色玻璃技術(shù)”。據(jù)官方介紹，極氪 001搭載的EC光感天幕在常規(guī)狀態(tài)下為透明狀態(tài)，可正常透光，感受陽光的溫暖。在變色狀態(tài)時，玻璃為天藍(lán)色。從聲明的內(nèi)容來看，不少預(yù)定車主發(fā)現(xiàn)，此前極氪官方在宣傳時所展示的EC天幕顏色為黑色，而最近顯示的實車照片為天藍(lán)色，而官方始終未針對車主的疑問作出回應(yīng)。基于此，車主對此表示不認(rèn)可，并出現(xiàn)了上述的維權(quán)聲明。截止發(fā)稿前，官方也暫未對維權(quán)聲明作出回應(yīng)。
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特斯拉宣布上海研發(fā)中心和數(shù)據(jù)中心于近日投入使用
同花順金融研究中心 10月25日下午消息，特斯拉中國宣布特斯拉上海研發(fā)創(chuàng)新中心和特斯拉上海超級工廠數(shù)據(jù)中心均建設(shè)落成，并于近期投入使用。這不僅意味著特斯拉中國本土化進(jìn)程再進(jìn)一步，同時也是特斯拉海外研發(fā)的一次全新探索。特斯拉大中華區(qū)總裁朱曉彤表示：“在‘加速世界向可持續(xù)能源的轉(zhuǎn)變’過程中，特斯拉一直踐行深耕中國市場的承諾。研發(fā)創(chuàng)新中心落成不但推動特斯拉步入全新的中國本土化進(jìn)程，同時也為行業(yè)提供了本地化人才培養(yǎng)范式，進(jìn)一步加速中國智能汽車正向研發(fā)體系繁榮。”
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