[发明专利]一种可逆自驱动电致变色柔性显示器件及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种可逆自驱动电致变色柔性显示器件及其制备方法与应用。所述的柔性电致变色显示器件为双层薄膜结构，包括阴极电致变色膜和离子型凝胶膜；所述的阴极电致变色膜为表面沉积有普鲁士蓝膜的ITO/PET薄膜；所述的离子型凝胶膜为离子型PAM凝胶膜或离子型PVA凝胶膜；所述的离子型凝胶膜设置于阴极电致变色膜的沉积有普鲁士蓝薄膜的一面，所述显示器件还包括阳极材料。本发明还提供了上述显示器件的制备方法。本发明的显示器件无需外部电源即可显示出快速的颜色切换速度，长的循环寿命，在反复循环后失去颜色切换时可重新激活，表现出优异的“恢复”颜色切换特性，从而大大延长了它们的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种可逆自驱动电致变色柔性显示器件及其制备方法与应用，属于智能材料领域。

背景技术

电致变色是材料的光学属性(透过率、反射率、吸收率等)在外加电场的作用下发生稳定、可逆的变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。具有电致变色性能的材料称为电致变色材料，随着材料合成和结构设计的进步，目前广泛使用的电致变色材料有氧化还原材料，例如过渡金属氧化物，共轭聚合物，多金属氧酸盐，普鲁士蓝(PB)等，利用电致变色材料制备的器件称为电致变色器件(ECD)。电致变色器件(ECD)可以通过外部电压引起的氧化还原反应可逆地改变颜色，具有快速的颜色切换速度，高的可控制性和耐用性的优点，受到了广泛的关注，在信息显示器件、电致变色智能窗、无眩反光镜、变色太阳镜、高分辨率光电摄像器材、光电化学能转换和储存器等方面具有广泛应用。

但是，传统ECD存在的问题是需要外部电源，这不仅会导致额外的能耗，也阻碍了设备的独立运行。最近，受“自驱动概念”的启发，研究者的研究致力于开发无需外部电源即可运行的自驱动ECD。例如，Wang及其同事展示了基于PB/铝(Al)装置的水性电解质自驱动ECD的开创性工作，其中PB和Al分别用作阴极EC膜和阳极(Wang,J.；Zhang,L.；Yu,L.；Jiao,Z.；Xie,H.；Lou,X.W.；Sun,X.W.A bi-functional device for self-poweredelectrochromic window and self-rechargeable transparent batteryapplications.Nat.Commun.2014,5,4921.)。Zhang等人报道了通过将PB/镁器件与掺有荧光[Ru(bpy)₃]²⁺的二氧化硅纳米粒子在水溶液中集成在一起而产生的自驱动EC荧光显示器(Zhang,H.；Yu,Y.；Zhang,L.；Zhai,Y.；Dong,S.Self-powered fluorescence displaydevices based on a fast self-charging/recharging battery(Mg/Prussian blue).Chem.Sci.2016,7,6721-6727.)。

目前关于自驱动的ECD的研究取得了巨大成就，但是，目前自驱动的ECD与常规ECD仍具有配置复杂，并且严重依赖于液态电解质来驱动颜色变化的缺点，这对设备包装构成巨大挑战，并且对其灵活性也存在巨大的局限性。为了满足未来复杂的需求，需要具有简单配置和高度灵活性的自驱动ECD，才能用于下一代电子显示器，例如电子纸和电子书。自驱动的ECD面临的另一个重大挑战是颜色切换性能(尤其是循环次数)被限制为大约十次，这仍然是其实际应用的主要障碍。

因此，开发新的具有出色的色彩切换性能，灵活性以及制造和操作过程简单的自驱动ECD来满足下一代电子产品的发展是一个亟需解决的问题。为此，提出本发明。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种可逆自驱动电致变色柔性显示器件及其制备方法与应用。本发明的显示器件是一种新型的柔性自驱动准固态ECD，无需外部电源即可显示出快速的颜色切换速度，长的循环寿命。并且，本发明的基于自驱动“电致变色”的柔性显示器件在反复循环后失去颜色切换时，通过简单地方法重新激活，表现出优异的“恢复”颜色切换特性，从而大大延长了器件的使用寿命。本发明的制备方法简单，所用原料价格低廉易得，绿色环保。