大阪大學研製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、並且生產出了基於紙張的電致變色（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。

（研究配圖 1：大阪大學研製出新型「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，但薄膜的製作很是困難；（2）隨著電解液的蒸發，EC 的性能也會有所衰減。

好消息是，由 Hirotaka Koga 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製成的透明紙的整個表面上，均勻地塗覆了帶有電致變色功能的導電聚合物（PEDOT:PSS）。

（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係數的白色紙電解質，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。

（研究配圖 3：功能分子在高性能複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於紙質的電子器件，比如內存、晶體管、天線、以及超級電容，我們就可以製造出新型的「紙質電子圖書」。

有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的美國化學學會《應用材料與界面》（ACS Applied Materials and Interfaces）期刊上，原標題為：

《Ionic Liquid Mediated Dispersion and Support of Functional Molecules on Cellulose Fibers for Stimuli-Responsive Chromic Paper Devices》

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