大阪大學研製出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。
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(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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