a, Diagrama esquemático del proceso de recubrimiento de barras. El recuadro muestra una fotografía digital de la pasta de celulosa / SVO. B, Ilustración esquemática de una plataforma de visualización electrocrómica Zn-SVO. C, Ilustración esquemática del efecto de superposición de color mediante la combinación de naranja, amarillo, y colores verdes. El código de color superior representa el color del electrodo SVO superior, mientras que el código de color inferior representa el color del electrodo SVO inferior. D, Espectros de transmitancia del infrarrojo cercano visible de la pantalla en diferentes estados de color. mi, Fotografía digital de la pantalla de color naranja, mostrando un OCP de 1,56 V. f, Fotografías digitales de un LED regulado de 0,5 V alimentado por la pantalla electrocrómica Zn-SVO a 1 min y 40 min. gramo, Fotografías digitales de la pantalla Zn-SVO que muestran seis colores obtenidos mediante el efecto de superposición de colores. Crédito:por Wu Zhang, Haizeng Li, William W. Yu, Abdulhakem Y. Elezzabi
Las pantallas electrocrómicas multicolores son una de las aplicaciones más versátiles porque pueden conservar sus estados de color sin la necesidad de suministrar energía eléctrica. Sin embargo, la coloración simultánea de la contracapa cuando se opera una pantalla electrocrómica convencional restringe los efectos de superposición de color. Adicionalmente, el funcionamiento de las pantallas electrocrómicas convencionales requiere voltajes externos para activar los procesos de coloración / blanqueo, lo que hace que las pantallas electrocrómicas convencionales estén lejos de ser una tecnología de consumo de energía neto cero.
En un nuevo artículo publicado en Ciencias de la luz y aplicaciones , un equipo de científicos, dirigido por el profesor Abdulhakem Y. Elezzabi y el Dr. Haizeng Li del Laboratorio de Óptica Ultrarrápida y Nanofotónica, Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática, Universidad de Alberta, Canadá, y sus colaboradores han desarrollado un concepto novedoso para pantallas electrocrómicas multicolores transparentes mediante el empleo de nanobarras de óxido de vanadio estabilizado con iones de sodio (SVO) como material electrocrómico. Las nanovarillas SVO son compatibles con un método simple de recubrimiento de barras para fabricar películas electrocrómicas cuando se mezclan con celulosa. Debido a la naturaleza oxidativa de SVO, la celulosa añadida se puede descomponer completamente a baja temperatura (200 ° C) para evitar su influencia sobre la conductividad.
La película SVO exhibe un cambio multicolor reversible (naranja, amarillo, verde) durante el 2 + inserción (autocoloración / descarga) y extracción (blanqueo / carga). Aprovechando la respuesta electrocrómica de tres colores (naranja, amarillo, verde) de la película SVO, se construyó una pantalla electrocrómica intercalando una lámina de zinc entre dos electrodos SVO. Esta pantalla permite el funcionamiento independiente de los electrodos electrocrómicos superior e inferior, proporcionando así una flexibilidad de configuración adicional de los dispositivos mediante la utilización de capas electrocrómicas duales en el mismo estado o en diferentes estados de color. Como tal, el efecto de superposición de colores puede ampliar enormemente la paleta de colores. Usando el efecto de superposición de color, La pantalla electrocrómica Zn-SVO construida muestra el cambio entre los múltiples colores (naranja, ámbar, amarillo, marrón, chartreuse y verde) manteniendo la semitransparencia de> 30%.
Más interesante aún, la pantalla electrocrómica Zn-SVO posee un potencial de circuito abierto (OCP) de 1,56 V, lo que permite un comportamiento de autocoloración y una función de recuperación de energía. Este OCP se deriva de la diferencia de potencial redox entre la lámina de zinc y el electrodo SVO, que proporciona la fuerza impulsora que activa la oxidación de Zn (es decir, eliminación de Zn en el electrolito) y reducción de la película de SVO (es decir, intercalación de Zn 2 + en SVO). Por lo tanto, el voltaje incorporado permite que la pantalla cambie su color de naranja a verde (incluidos los cuatro colores intermedios) debido a la reducción de la película SVO mientras se enciende un LED.
Estas propiedades clave marcan una mejora significativa con respecto a las pantallas electrocrómicas informadas, haciendo que las pantallas electrocrómicas Zn-SVO sean prometedoras para filtros ópticos intercambiables, microóptica electrocrómica sintonizable, y pantallas transparentes. Este estudio representa un nuevo paradigma en pantallas electrocrómicas que potencialmente puede facilitar nuevas oportunidades para el desarrollo de alta transparencia, alta eficiencia energética, y pantallas multicolores de gran superficie.
