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朱美芳院士團隊，碳納米管新應(yīng)用！

分類：新聞資訊
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發(fā)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(yōu)異的性能，包括高導(dǎo)電性、化學(xué)穩(wěn)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(yīng)用于紅外輻射調(diào)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(wěn)定性。

朱美芳院士團隊，碳納米管新應(yīng)用！

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發(fā)布時間：2024-10-25
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近年來，由于碳納米管（CNTs）具有優(yōu)異的性能，包括高導(dǎo)電性、化學(xué)穩(wěn)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(yīng)用于紅外輻射調(diào)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(wěn)定性。

　　電致變色器件 (ECD) 能夠在施加電壓下調(diào)節(jié)可見光和長波紅外 (LWIR) 光譜中的光學(xué)特性，對于軍事偽裝具有重要意義。然而，有一些材料可以調(diào)制雙頻帶。此外，雙波段 ECD 復(fù)雜而特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來了重大挑戰(zhàn)。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(diào)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(wǎng)格電極的需求，從而提高了響應(yīng)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(diào)制器，聚苯胺 (PANI) 作為電致變色層，離子液體 (HMIM[TFSI]) 作為電解質(zhì)。ECD 能夠在短時間內(nèi)降低其紅外發(fā)射率（Δε = 0.23）（導(dǎo)致紅外溫度從 50 降至 44 °C），持續(xù)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(nèi)從綠色變?yōu)辄S色。此外，即使在彎曲條件下，它也表現(xiàn)出出色的柔韌性。這種簡化的結(jié)構(gòu)為可穿戴自適應(yīng)偽裝和多光譜顯示器等應(yīng)用提供了機會。

/ 研究亮點 /

　　設(shè)計并制備了一種具有簡化結(jié)構(gòu)和快速響應(yīng)過程的柔性電致變色裝置，同時調(diào)制長波紅外和可見光。

　　利用電解質(zhì)中的電化學(xué)協(xié)調(diào)作用，在施加電壓時可以表現(xiàn)出黃色、綠色和藍色。

　　設(shè)計利用了MWCNT的高導(dǎo)電性和紅外調(diào)節(jié)能力，避免額外導(dǎo)電層和傳統(tǒng)的多孔金電極。

/ 結(jié)論 /

　　東華大學(xué)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(shè)備。上層MWCNT層作為長波紅外（LWIR）輻射的調(diào)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(tǒng)的PANI雙波段電致變色設(shè)備，簡化了組裝過程，并加快了光學(xué)性能的調(diào)制速度。作為概念驗證，在施加4 V電壓時，該設(shè)備有效減少了自身的LWIR輻射，并實現(xiàn)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(tài)密度，并在0.78±0.07秒內(nèi)使其LWIR發(fā)射率降低了0.23。此外，PANI在3秒內(nèi)從綠色轉(zhuǎn)變?yōu)闇\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(shè)備避免了由緩慢的離子傳輸導(dǎo)致的長響應(yīng)時間，并由于MWCNT薄膜提供的柔性，在經(jīng)歷800次循環(huán)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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