En los últimos años, los dispositivos electrocrómicos (EC) autoalimentados han mostrado un potencial significativo en diversos campos, como la optoelectrónica, los sensores y los sistemas de seguridad. Estos sistemas EC autoalimentados, capaces de cambiar de color de forma reversible sin fuentes de alimentación externas, han despertado un interés considerable entre los dispositivos electrónicos de próxima generación.
Sin embargo, este campo aún está en sus inicios, con varios desafíos sin resolver, incluidas las pantallas monocromáticas, la durabilidad limitada del ciclo y el uso de electrolitos acuosos. Todas estas limitaciones se han convertido en un gran obstáculo para futuras aplicaciones inteligentes de los sistemas EC autoalimentados. El principal desafío es desarrollar materiales catódicos EC apropiados que puedan exhibir un comportamiento de cambio de color independiente y autoalimentado bajo los mismos parámetros de trabajo.
Dado que el azul de Prusia (PB) tiene excelentes propiedades EC y muestra un gran potencial en el sistema EC autoalimentado, prevemos que los análogos del azul de Prusia (PBA), como el hexacianoferrato de níquel (KNi 2+ [Fe 3+ (CN)6 ], NiHCF), son materiales catódicos EC autoalimentados prometedores porque los PBA tienen una estructura cristalina cúbica centrada en las caras similar y una reacción redox similar a la del PB.
Además, estudios anteriores muestran que los PBA con varios colores se pueden obtener fácilmente cambiando los metales de transición para coordinarlos con ligandos de cianuro, lo que proporciona una biblioteca potencial para diseñar un sistema de conmutación multicolor autoalimentado. Además, las aplicaciones de visualización en color de los sistemas EC autoamplificados generalmente requieren la creación de patrones específicos en las películas EC para transmitir información.
Las plataformas de litografía son factibles para crear dispositivos EC con patrones complejos; sin embargo, este enfoque requiere fotomáscaras prediseñadas y pasos de fabricación complejos. Abordamos este problema introduciendo un método de recubrimiento por pulverización rápido y sencillo para la fabricación uniforme de películas de nanopartículas de NiHCF y PB. Este enfoque permite la creación de pantallas EC multicolores autoamplificadas con patrones, mejorando su capacidad para transmitir información específica.
El equipo de investigación de la Universidad de Jinan, dirigido por Wenshou Wang, presenta un principio de diseño para una pantalla EC multicolor flexible y autoalimentada basada en una estructura de película de tres capas. Esta estructura comprende una película de gel iónico de PAM/LiCl intercalada entre películas de nanopartículas de NiHCF y PB que actúan como dos cátodos EC. Se pulverizan nanopartículas de NiHCF y PB sobre ITO/vidrio limpio para crear películas catódicas independientes y autoalimentadas que cambian de color.
Específicamente, el sistema EC inicial exhibe un color verde debido a la superposición de color de la película EC amarilla superior (NiHCF) y la película EC azul inferior (PB). Al conectar/desconectar un cable de Al entre la película de nanopartículas de NiHCF o la película de nanopartículas de PB y la película de gel, el sistema EC muestra un cambio de color entre verde, azul, amarillo e incoloro.
Además, se desarrolla una pantalla EC multicolor flexible y autoalimentada utilizando ITO/PET como sustratos, lo que ofrece un proceso de fabricación simple para pantallas multicolores estampadas, lo que es prometedor para aplicaciones en pantallas y medidas contra la falsificación. Además, se crea un tablero de escritura iónico autoalimentado que permite escribir a mano alzada sin alimentación externa utilizando una solución acuosa de LiCl/PAM como tinta.
En resumen, la capacidad de autocarga de las pantallas EC garantiza su uso continuo para el cambio de color autoalimentado sin fuentes de alimentación externas. El sistema actual ofrece avances significativos en conmutación multicolor, con opciones para pantallas verdes, azules, amarillas e incoloras, junto con tiempos de respuesta rápidos, alta reversibilidad, operación sencilla, procesos de fabricación simples y alta flexibilidad.
Estos resultados presentan un enfoque novedoso para el diseño de sistemas EC multicolores flexibles y autoalimentados, ampliando significativamente sus aplicaciones potenciales.
La investigación se publica en la revista Research .
Más información: Wenzhao Xue et al, Dispositivos electrocrómicos multicolores flexibles y autoalimentados para pantallas de información, Investigación (2023). DOI:10.34133/investigación.0227
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