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四川大学杨琴&陈胜ACS Appl. Mater. Interfaces:基于仿生蜘蛛网五重网络结构的柔性电致变色器件及其光学调制和抗弯曲能力
2023/3/8 9:33:56 易丝帮

DOI: 10.1021/acsami.2c10140

 

柔性电致变色器件(FECDs)被视为可穿戴显示器的理想策略。然而,由于高性能FECDs在反复弯曲下会发生严重的电解质变形/泄漏,实现其长期稳定性仍然是一个巨大的挑战。在本研究中,受蜘蛛网粗糙蓬松微观结构的启发,作者通过静电纺丝和非溶剂诱导相分离制备了多孔聚乳酸(PLA)网络。这种松散交错的PLA网络可以很好地被电解质渗透,并表现出极高的透明度。此外,它的表面含有许多小孔,可有效加载电解质以减轻变形。研究者还引入了银纳米线(AgNWs)作为支撑网络来负载和连接电致变色材料。将它们与石墨烯(GR)电极组装在一起后,成功制备了具有五重网络结构(两个GR网络、两个AgNW网络和一个PLA网络)的可穿戴FECD。由此产生的FECD可以实现较高的光学调制性(超过70%)、出色的循环稳定性(1000次循环后保持95%)和新颖的抗弯性能(6000次弯曲循环后保持84.8%)。总体而言,这项工作不仅解决了开发具有较高光学调制和抗弯曲能力的FECD的长期挑战,而且还为在恶劣环境中使用的各种软电子产品提供了一个鲜活的范例。

 

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图1.(a)蜘蛛丝启发的多孔PLA纤维示意图(插图是PLA纤维的扫描电子显微镜(SEM)图像),(b)互补型FECD的多层结构,以及(c)显示弯曲后网络保持连续性的示意图。


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图2.(a)五重网络结构示意图,(b)AgNWs/POMA薄膜的SEM照片,(c)1Ag/7POMA的紫外-可见光谱,(d)PLA多孔膜的SEM照片,(e)纯凝胶电解质和PLA-gel的紫外-可见光谱,(f)AgNWs/PEDOT薄膜的SEM图像,以及(g)1Ag/7PEDOT的紫外-可见光谱。


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图3.(a)基于四种潜在组合的替代FECDs,(b)制备的FECDs的CV曲线和(c)UV-vis光谱,以及(d)互补型电致变色器件的机制说明。


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图4.(a)每步施加-1和+1V交替电位40s的光学响应,(b)分别在-1和+1V下捕获的互补型FECD-5Nets的光学图像,(c)FECDs的着色效率和(d)循环稳定性曲线,以及(e)近年来报道的ECD的循环稳定性比较。


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图5.(a)在+1和-1V下捕获的“SCU”图案可穿戴FECD-5Nets的光学图像,(b)FECD-5Nets的弯曲条件,(c)光学调制FECDs的抗弯性,(d)与文献报道的FECDs的抗弯性能比较,(e)FECDs在6000次弯曲前后的奈奎斯特图(插图为所得奈奎斯特图最佳拟合的等效电路),以及(f)透明隔膜和(g)电解质负载的机理分析。

 


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