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一种新型、可变换多种颜色的电致变色纤维

可穿戴电子设备正被广泛应用于各种领域。然而大多数现有的可穿戴电子产品是通过将硅基电子元件嵌入到织物或柔性衬底中来制备的。这些装置通常都不具备良好的可编织性和穿戴舒适性。相比之下,以纤维为功能单元的可穿戴电子设备以其高度的可编织性而备受关注。在纤维型电子器件的研究中,电极与器件结构的设计至关重要。目前广泛使用的电极结构多采用缠绕式电极,将多根带有活性物质的纤维型电极以缠绕的方式固定在一起。这种方式虽然制备较为简单,但缠绕型电极结构降低了器件的整体稳定性,不利于长期的实际使用。因此,设计新型电极结构以适用不同的实际应用场景是纤维型电子器件的一个难题。

一种新型、可变换多种颜色的电致变色纤维

近期,澳大利亚迪肯大学(Deakin University)林童教授研究团队与美国凯斯西储大学(Case Western Reserve University)合作,设计了一种基于平行螺旋电极结构的电致变色纤维。这种电极结构的不同之处在于其电极表面的活性物质是以化学或物理方式直接沉积到基材上,这使得器件整体结构具有很好的稳定性。为了实现不同的颜色变化,该团队用三氧化钨(WO3)和聚(3-甲基噻吩) (P3MT) 作为电致变色的活性物质,将它们选择性地沉积到电极上。两种活性物质化学组分和电极电势分布的差异使得整个器件的颜色能够在深红色,绿色和金色之间进行可逆地转变。实验表明,两种电致变色材料具有较快的响应时间(小于5秒)以及较高的电致变色效率(三氧化钨:77.82 cm2 C-1 ; 聚(3-甲基噻吩):54.41 cm2 C−1)。此外,该研究团队还使用有限元分析方法(FEM)模拟了电致变色纤维的电势和电解质的分布,为电极合理化设计提供了理论基础。

纤维表面的平行螺旋电极结构,不仅可以用以开发电致变色器件,而且可以用于开发其它电子器件,如超级电容器、电池、传感器等。本工作相关的论文发表在Advanced Electronic MaterialsDOI: 10.1002/aelm.201800104)上。第一作者为迪肯大学博士学生周暘

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