离子液体在柔性透明的电致变色显示器中的应用

韩国Jae-Min Myoung教授（韩国延世大学材料科学与工程学院）在《Advanced Functional Materials》杂志上发表了一种柔性透明的电致变色显示器（ECDs），该文献表明，ECDs可实现红、绿、蓝三色的电致变色，作者基于此同时设计了多色柔性ECDs的亚像素化工艺，使其制作简单、操作快捷、成本低廉，可实现精细的像素化图案。所制ECDs的像素，最小为200μm，器件经过1000次弯曲半径为10mm的机械弯曲试验后，亚像素化柔性ECDs仍具有较高的耐久性。

图1. 柔性透明ECDs的横截面图

该柔性透明ECDs的结构是三层，上下层各为透明导电基底，即PET-ITO，中间层为电致变色凝胶，如图1所示，通过电场变化可以实现不同图案的显示。

图2. 柔性透明ECDs用到的材料的结构式与变色示意图

柔性透明ECDs不同颜色是通过采用不同的离子液体基凝胶来实现的，具体如图2所示。

图3. 柔性透明ECDs的弯曲测试和循环稳定性测试

柔性透明ECDs在弯曲半径为10mm的情况下，经过1000次的弯曲循环后，器件未出现机械损伤，电致变色性能稳定，具有较高的耐用性，具体如图3所示。

材料

1、材料方面主要涉及到的是不同的离子液体凝胶的制备，采用的是阴离子交换反应。

2、通过MHV(Br)和NH4PF6反应合成了MHV(PF6)，具体过程为，MHV(Br) (20 mm)和过量NH4PF6 (40 mm)分别溶于去离子化(DI)水中。然后，将溶解的NH4PF6水溶液滴加到MHV(Br)溶液中。在80°C反应24 h后，剧烈搅拌得到MHV(PF6)的白色沉淀。

3、采用相同的工艺，分别用DHV(Br2)和DPV(Cl2)合成了(DHV(PF6)2)和 (DPV(PF6)2)，

4、将EC材料(MHV(PF6)、(DHV(PF6)2)和 (DPV(PF6)2)和DMFc 以 3:1的重量比溶于PEGDA、HOMPP和[EMIM] [TFSI](1:1:5重量比)的混合物中得到EC凝胶溶液。

工艺流程

图4. 柔性透明ECDs的制备工艺流程

1、基材清洗：用丙酮、甲醇和蒸馏水水连续15分钟超声清洗涂层PET(或玻璃)基材。

2、亚像素化点的制备：利用多功能办公室打印机在OHP膜上打印各种图案，将EC凝胶溶液分散到PDMS上，并通过覆盖玻璃/ OHP膜/PET-ITO衬底进行紫外线(352nm和15w)照射固化，制备出图案膜掩膜。MHV(PF6)、(DHV(PF6)2)和 (DPV(PF6)2三种含EC凝胶的最佳UV固化时间分别为25 s、20 s和45 s，未暴露于紫外线下的未固化的凝胶用IPA清洗去除，这样EC凝胶被像素化到衬底上。整个工艺流程如图4所示。

3、最后，将另外一张PET-ITO放置在亚像素图案化的EC凝胶上，两个基底用60μm厚的双面胶带进行固定并作为隔离层。

4、图5和图6是通过掩膜板制备像素化图案的流程和图案。

图5. 三种像素点的亚像素化EC凝胶模板图

6. 三种像素点的图案化EC凝胶模板

展示：

思考：

能否通过喷墨打印来快速实现亚像素点的制备？

参考文献

Jong-WooKim and Jae-Min Myoung，Flexible and Transparent Electrochromic Displays with SimultaneouslyImplementable Subpixelated Ion Gel-Based Viologens by Multiple Patterning.Adv. Funct. Mater. 2019, 1808911

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