Des affichages éclatants, des variations de couleurs enrichies et une stabilité améliorée sont quelque chose que tout le monde peut s'attendre à rencontrer à mesure que les progrès sont réalisés dans le domaine des dispositifs électrochromes (ECD).
Les dispositifs électrochromes (ECD) sont utiles pour contrôler les propriétés optiques telles que la réflexion et l’absorption et sont particulièrement pertinents lorsqu’il s’agit de fenêtres intelligentes, de rétroviseurs et de camouflage adaptatif. Malheureusement, les matériaux électrochromes largement utilisés présentent un affichage terne avec des changements de couleur minimes et une mauvaise stabilité de cyclage, se transformant souvent uniquement entre la transparence et une couleur unique avec des vitesses de commutation lentes.
Cette étude démontre l'utilisation d'un composant plus compatible sous la forme d'un oxyde d'étain hautement poreux (SnO2 ) un échafaudage en nanofeuilles, qui offre un meilleur cycle, plus de variations de couleurs et des performances homogènes que ce que la technologie actuelle a à offrir.
Les chercheurs ont publié leurs travaux dans Nano Research .
"Nous avons démontré une stratégie générale pour améliorer la stabilité du cyclage et la modulation optique des matériaux électrochromes typiques (par exemple, PANI, V2 O5 , WO3 ) en introduisant un SnO2 nanostructuré échafaudage de nanofeuilles entre les matériaux électrochromes actifs et les substrats conducteurs", a déclaré Guofa Cai, chercheur et auteur de l'étude.
Les matériaux électrochromes typiques utilisés actuellement sont la polyalanine (PANI) et le pentoxyde de vanadium (V2 O5 ), mais ces matériaux ne sont pas idéaux en raison de leur mauvaise adhérence au substrat sur lequel ils sont montés, entre autres problèmes conduisant à une mauvaise stabilité au cyclage et à une gamme de couleurs limitée.
Les couches incompatibles dans la composition de style "sandwich" des cinq couches fonctionnelles comprenant un ECD sont le point de départ pour créer un meilleur produit plus capable d'une coloration vive sur les écrans et d'une stabilité durable lors du cycle entre la coloration ou le blanchiment.
"Le SnO2 poreux l'échafaudage agrandit la zone active électrochimique et facilite la diffusion des ions, améliorant ainsi les propriétés électrochromes des films composites", a déclaré Cai.
En introduisant un échafaudage nanostructuré entre la couche de substrat et les composants électrochromes actifs, une meilleure hétérostructure est obtenue. Ceci est dû à la porosité accrue du SnO2 échafaudage de nanofeuilles qui permet un meilleur transport des ions entre les couches, ainsi qu'une capacité d'adhésion améliorée. Ces changements, qui peuvent paraître minimes, ont un effet important sur les performances globales des ECD lorsque l'on compare les mêmes matériaux électrochromes avec et sans SnO2 échafaudage de nanofeuilles.
Le SnO2 changements de couleur améliorés dans l'électrode composite V2 O5 et la modulation optique de WO3 (trioxyde de tungstène) de 16 %. De plus, la stabilité du cyclage optique a également montré une amélioration :les deux WO3 et V2 O5 a duré plus de 2000 cycles avec SnO2 , et sans, n'a duré respectivement qu'environ 300 et 1 300 cycles.
Il s'agit d'une différence significative, en particulier pour les technologies qui peuvent alterner entre les couleurs et l'opacité plusieurs fois par jour, voire par heure, comme dans les fenêtres ou les écrans électroniques.
L'utilisation d'oxydes métalliques typiques ou de polymères conducteurs comme matériaux électrochromes actifs, ainsi que l'échafaudage de nanofeuilles d'oxyde d'étain, permettent des variations de couleurs aussi riches qui n'ont jamais été observées avant cette recherche. À l'avenir, une gamme plus large de couleurs passionnantes et variées pourrait être réservée aux DPE.
Cela peut améliorer l'apparence et les performances des dispositifs électrochromes émergents tels que le papier électronique, les fenêtres intelligentes et les écrans électroniques, et pourrait réduire les déchets plus tard lorsque les ECD utilisant des compositions plus « traditionnelles » ne parviennent pas à fonctionner correctement et doivent être remplacés.
L'avenir des dispositifs électrochromes utilisant SnO2 car un échafaudage est brillant, et l’étude a révélé peu de problèmes, voire aucun. Les chercheurs ont remarqué un temps de commutation plus long que souhaité pendant le processus de coloration. Cela pourrait être raccourci dans les itérations ultérieures du processus, mais ce n'est pas une préoccupation majeure, surtout si l'on considère le succès de l'étude par rapport à la technologie actuellement disponible.
Plus d'informations : Chenchen Bian et al, Dispositifs électrochromiques multicolores complémentaires avec une excellente stabilité basés sur un échafaudage de nanofeuilles d'oxyde d'étain poreux, Nano Research (2023). DOI : 10.1007/s12274-023-6103-2
Informations sur le journal : Nanorecherche
Fourni par Tsinghua University Press
