Pantallas vívidas, variaciones de color enriquecidas y mayor estabilidad son algo que todos pueden esperar encontrar a medida que se realizan avances en el campo de los dispositivos electrocrómicos (ECD).
Los dispositivos electrocrómicos (ECD) son útiles para controlar propiedades ópticas como la reflexión y la absorción y son particularmente pertinentes cuando se trata de uso en ventanas inteligentes, espejos retrovisores y camuflaje adaptativo. Desafortunadamente, los materiales electrocrómicos ampliamente utilizados muestran una visualización mediocre con cambios de color mínimos y una estabilidad cíclica deficiente, a menudo solo se transforman entre transparencia y un solo color con velocidades de conmutación lentas.
Este estudio demuestra el uso de un componente más compatible en forma de óxido de estaño altamente poroso (SnO2 ) andamio de nanohojas, que proporciona mejores ciclos, más variaciones de color y un rendimiento perfecto que lo que ofrece la tecnología actual.
Los investigadores publicaron su trabajo en Nano Research .
"Hemos demostrado una estrategia general para aumentar la estabilidad cíclica y la modulación óptica de materiales electrocrómicos típicos (por ejemplo, PANI, V2 O5 , WO3 ) mediante la introducción de un SnO2 nanoestructurado "Un andamio de nanohojas entre los materiales electrocrómicos activos y los sustratos conductores", afirmó Guofa Cai, investigador y autor del estudio.
Los materiales electrocrómicos típicos que se utilizan ahora son la polialanina (PANI) y el pentóxido de vanadio (V2 O5 ), pero estos materiales no son ideales debido a su mala adhesión al sustrato sobre el que están montados, entre otros problemas que conducen a una mala estabilidad cíclica y una gama de colores limitada.
Las capas incompatibles en la composición estilo "sándwich" de las cinco capas funcionales que componen un ECD son el punto de partida para crear un mejor producto, más capaz de ofrecer una coloración vívida en las pantallas y una estabilidad duradera al alternar entre coloración y decoloración.
"El poroso SnO2 El andamio aumenta el área activa electroquímica y facilita la difusión de iones, mejorando así las propiedades electrocrómicas de las películas compuestas", dijo Cai.
Al introducir una estructura nanoestructurada entre la capa de sustrato y los componentes electrocrómicos activos, se logra una mejor heteroestructura. Esto es gracias a la mayor porosidad del SnO2 andamio de nanohojas que permite un mejor transporte de iones entre las capas, así como una capacidad de adhesión mejorada. Estos cambios, que pueden parecer pequeños, tienen un gran efecto en el rendimiento general de los ECD al comparar los mismos materiales electrocrómicos con y sin SnO2. andamio de nanohojas.
El SnO2 El andamio mejoró los cambios de color en el electrodo compuesto V2. O5 y la modulación óptica de WO3 (trióxido de tungsteno) en un 16%. Además, la estabilidad del ciclo óptico también mostró una mejora:tanto WO3 y V2 O5 duró más de 2000 ciclos con SnO2 , y sin solo duró alrededor de 300 y 1300 ciclos, respectivamente.
Esta es una diferencia significativa, especialmente para tecnologías que pueden alternar entre colores y opacidad varias veces por día o incluso por hora, como en ventanas o pantallas electrónicas.
El uso de óxidos metálicos típicos o polímeros conductores como materiales electrocrómicos activos, junto con el andamio de nanohojas de óxido de estaño, son los que permiten variaciones de color tan ricas que no se han visto antes de esta investigación. En el futuro, es posible que haya una gama más amplia de colores interesantes y variados para los ECD.
Esto puede mejorar la apariencia y el rendimiento de los dispositivos electrocrómicos emergentes, como el papel electrónico, las ventanas inteligentes y las pantallas electrónicas, y podría reducir el desperdicio en el futuro cuando los ECD que utilizan composiciones más "tradicionales" no realicen un ciclo adecuado y deban ser reemplazados.
El futuro de los dispositivos electrocrómicos que utilizan SnO2 como andamio es brillante, y el estudio descubrió pocos problemas, si es que hubo alguno. Una cosa que los investigadores notaron fue un tiempo de cambio mayor al deseado durante el proceso de coloración. Se podría trabajar en esto para acortarlo en iteraciones posteriores del proceso, pero no es una preocupación importante, especialmente si se considera el éxito del estudio sobre la tecnología actualmente disponible.
Más información: Chenchen Bian et al, Dispositivos electrocrómicos multicolores complementarios con excelente estabilidad basados en un andamio de nanohojas porosas de óxido de estaño, Nano Research (2023). DOI:10.1007/s12274-023-6103-2
Información de la revista: Nanoinvestigación
Proporcionado por Tsinghua University Press
