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朱美芳院士團隊，碳納米管新應用！

分類：新聞資訊
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發布時間：2024-10-25
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【概要描述】近年來，由于碳納米管（CNTs）具有優異的性能，包括高導電性、化學穩定性和機械柔韌性，它們成為電致變色裝置的極具前景的候選材料。碳納米管廣泛應用于紅外輻射調制器和可見光電致變色裝置的透明電極研究，目的是有效管理紅外輻射以及提高裝置的柔韌性和穩定性。

朱美芳院士團隊，碳納米管新應用！

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發布時間：2024-10-25
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近年來，由于碳納米管（CNTs）具有優異的性能，包括高導電性、化學穩定性和機械柔韌性，它們成為電致變色裝置的極具前景的候選材料。碳納米管廣泛應用于紅外輻射調制器和可見光電致變色裝置的透明電極研究，目的是有效管理紅外輻射以及提高裝置的柔韌性和穩定性。

　　電致變色器件 (ECD) 能夠在施加電壓下調節可見光和長波紅外 (LWIR) 光譜中的光學特性，對于軍事偽裝具有重要意義。然而，有一些材料可以調制雙頻帶。此外，雙波段 ECD 復雜而特殊的結構設計帶來了重大挑戰。在這里，朱美芳院士團隊提出了一種新穎的方法，用于制造一種可彎曲的 ECD，它能夠調制 LWIR 輻射并顯示多種顏色。值得注意的是，它消除了對多孔電極或網格電極的需求，從而提高了響應速度和制造可行性。

　　該裝置采用多壁碳納米管 (MWCNT) 作為透明電極和 LWIR 調制器，聚苯胺 (PANI) 作為電致變色層，離子液體 (HMIM[TFSI]) 作為電解質。ECD 能夠在短時間內降低其紅外發射率（Δε = 0.23）（導致紅外溫度從 50 降至 44 °C），持續時間僅為 0.78±0.07 秒，同時在施加 4 V正電壓時，其顏色在 3 秒內從綠色變為黃色。此外，即使在彎曲條件下，它也表現出出色的柔韌性。這種簡化的結構為可穿戴自適應偽裝和多光譜顯示器等應用提供了機會。

/ 研究亮點 /

　　設計并制備了一種具有簡化結構和快速響應過程的柔性電致變色裝置，同時調制長波紅外和可見光。

　　利用電解質中的電化學協調作用，在施加電壓時可以表現出黃色、綠色和藍色。

　　設計利用了MWCNT的高導電性和紅外調節能力，避免額外導電層和傳統的多孔金電極。

/ 結論 /

　　東華大學朱美芳院士團隊展示了一種基于上層MWCNT電極和底層MWCNT/PANI電極的柔性無多孔電極的雙波段電致變色設備。上層MWCNT層作為長波紅外（LWIR）輻射的調制器，而MWCNT和PANI層分別作為透明電極和電致變色層。這種配置相較于傳統的PANI雙波段電致變色設備，簡化了組裝過程，并加快了光學性能的調制速度。作為概念驗證，在施加4 V電壓時，該設備有效減少了自身的LWIR輻射，并實現了從綠色到淺黃色的顏色變化。在此過程中，TFSI對上層MWCNT電極的摻雜改變了其態密度，并在0.78±0.07秒內使其LWIR發射率降低了0.23。此外，PANI在3秒內從綠色轉變為淺黃色。更重要的是，通過使用MWCNT代替常見的多孔金屬電極，我們的電致變色設備避免了由緩慢的離子傳輸導致的長響應時間，并由于MWCNT薄膜提供的柔性，在經歷800次循環和1000次彎曲后仍能正常工作。

原文信息：

Gao, J.; Zhou, J.; Yuan, M.; Yu, S.; Ma, W.; Hu, Z.; Xiang, H.; Zhu, M., A Flexible Long-Wave Infrared Radiation Modulator Integrated with Electrochromic Behavior for Dual-Band Camouflage. ACS Applied Materials & Interfaces 2024, 16 (23), 30421-30429.

信息來源：Carbontech

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