柔性透明电子织物新材料问世

Published 06 Jul.2023 12:00(KST)

韩国技术教育大学研究团队

韩国研究团队开发出一种像布料一样可以自由伸缩、且具有高透明度的器件，可用于电子皮肤（e-skin）、智能服装等领域。

韩国研究财团6日表示，韩国技术教育大学教授 Bae Jinwoo 研究团队，利用具有耐水性、高透明性和高伸缩性的聚氯乙烯（PVC）高分子基电致变色离子凝胶以及透明电极，开发出了可在低电压下调节颜色和透过率的“一体化电致变色离子凝胶基高柔韧·高伸缩性电致变色器件”。电致变色（electrochromic）是通过电化学反应改变材料颜色的技术，智能窗是其代表性应用。

近年来，随着人们对具有伸缩性的透明显示器和可穿戴设备的关注度不断提高，相关电子器件研究十分活跃。其中，在外部施加电压时颜色会发生变化的电致变色器件，因其驱动电压低、器件结构简单而备受关注。不过，传统无机物基电致变色器件缺乏伸缩性，应用场景受到限制。为替代这一方案，研究人员曾开发出采用含水水凝胶基电解质的电致变色器件，但存在电解质会随温度和湿度环境变化发生泄漏或蒸发，从而导致电致变色性能下降的问题。

研究团队此次成功开发出可克服上述缺点的高伸缩性电致变色器件。他们在PVC高分子中加入增塑剂，并调节离子液体与电致变色物质紫精（Viologen）的含量，制备出兼具耐水性、高透明性和高伸缩性的一体化电致变色离子凝胶。优化后的电致变色离子凝胶对周围温度和湿度变化不敏感，能够长时间保持其形状和结构，同时表现出高透明度、高伸缩性以及高离子电导率。

研究团队利用这一电致变色离子凝胶和透明电极，成功构建了柔性且具有伸缩性的电致变色器件。结果表明，柔性电致变色器件具有出色的变色性能和优异的弯折耐久性；伸缩型电致变色器件在扭曲或多次折叠后，仍能稳定保持其变色效果。

Bae 教授表示：“我们通过简单结构和简化的制备流程，实现了高性能伸缩性电致变色器件”，并解释称，“有望应用于电子皮肤（e-skin）、智能服装（smart clothes）、智能伪装（smart camouflage）等新一代可穿戴设备，以及伸缩性透明显示器等多个领域”。