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中科大俞书宏团队:大面积共组装纳米线制备柔性透明智能窗户

发布:guangdianzixue    |    2018-01-02 09:20    阅读:275
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电致变色器件具有可控的颜色变化、成本低和低能耗等优势,在智能窗、防炫目后视镜、显示器等领域具有广阔的应用前景。传统的柔性电致变色器件主要基于柔性的ITO-PET电极,而由于ITO本身的脆性,该电极在弯曲过程中很容易受到损坏,在实际应用中远未达到器件对柔性的要求。近日,中国科学技术大学的俞书宏团队利用LB(朗格缪尔-布吉特)共组装技术,制备了一种基于Ag 和W18O49纳米线组装体的高性能柔性透明电致变色器件。

近年来,金属纳米线、石墨烯、碳纳米管网格成为了制备柔性透明电极的热点,但碳纳米管和石墨烯制备的柔性薄膜在光学透过率为80%~90%时,电阻仅为100~1000 Ω/sq,很难满足大多数的应用。相比而言,基于金属纳米线的薄膜具有高的导电率和光学透过率,被寄予厚望。但是无序的纳米线结构,限制了其在光学透过率和导电性方面的调控。

中国科学技术大学俞书宏团队开发的基于纳米线共组装体的柔性电致变色器件克服了上述缺点。在制备柔性电致变色器件时,他们首先通过LB技术将两种按照一定的比例混合的Ag和W18O49 纳米线进行组装,并转移的柔性基底PET上,得到具有交叉网格结构的Ag/W18O49 纳米线共组装电致变色薄膜,通过调控两种纳米线的配比可以实现对器件的透明度(58~86%)和导电性(7~40Ω/sq)的调控。在该组装结构中,Ag纳米线起到导电作用,而W18O49纳米线则起到调控Ag 纳米线组装结构和电致变色性能的作用。进一步,通过LB技术在Ag/W18O49 纳米线网格结构上可以转移更多层数的W18O49 纳米线薄膜,进而实现电致变色性能的调控。此外,在纳米线组装过程中,通过掩膜版的辅助作用可以实制备不同的变色窗口,例如均匀的“像素点”以及“NANOWIRE”字样。该电致变色膜具有非常优异的机械稳定性,即使经过1000次以上弯曲疲劳测试(r=1.2 cm)仍保持很高的导电率(ΔR/R≈8.3%)和电致变色性能(90%的保持率)。

鉴于其优异的电致变色性能和机械稳定性,该电致变色器件在智能窗户、太阳能电池、显示器件和其他的下一代柔性器件领域具有广阔的应用潜力。同时该研究提出的大面积共组装纳米线的方法也为其他基于纳米线的柔性器件的设计和制备提供了全新的思路。

这一成果近期发表在Journal of the American Chemical Society 上。

来源:材料学

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