電致變色是指在外加交變電場(chǎng)作用下,由于離子在材料內(nèi)部的嵌入與脫出,材料光學(xué)性質(zhì)(吸收率、透過(guò)率或反射率等)產(chǎn)生穩(wěn)定可逆變化的現(xiàn)象,外觀上表現(xiàn)為材料的顏色或透明度產(chǎn)生穩(wěn)定可逆變化。其在顯示、智能窗戶、軍用偽裝、傳感器和信息存儲(chǔ)等領(lǐng)域具有重要的潛在應(yīng)用價(jià)值。在此之前,電致變色材料研究范圍在可見(jiàn)光范圍內(nèi)。近年來(lái),近紅外電致變色材料因其在建筑物熱控制和軍用偽裝等方面的應(yīng)用前景而受到人們的廣泛關(guān)注。然而,獲得具有高光學(xué)對(duì)比度、快速氧化還原和長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性的高性能近紅外電致變色材料仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。一般情況下,經(jīng)過(guò)多次電化學(xué)循環(huán)后,透明電極上的電致變色薄膜會(huì)因離子的嵌入和脫出而發(fā)生熱膨脹而脫落進(jìn)而影響循環(huán)穩(wěn)定性,因此具有離子和電子傳輸通道的剛性結(jié)構(gòu)將是一種理想的選擇。另一方面,有機(jī)混合價(jià)化合物是具有近紅外電致變色性能的重要分子,通過(guò)橋接單元在氧化還原單元之間產(chǎn)生分子內(nèi)電子耦合過(guò)程,進(jìn)而形成近紅外的電致光吸收。
此外,TPAF-CA由于其優(yōu)異的熒光量子效率也可用于爆炸物的(TNP)檢測(cè),所具有的三維結(jié)構(gòu)也為爆炸物增加了接觸面積,促進(jìn)了熒光的淬滅(圖6)。這項(xiàng)工作為三維結(jié)構(gòu)的聚酰胺在光電領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用提供了新思路。制備的記憶器件的電流開(kāi)關(guān)比為1:101.3:103.8、低閾值電壓為1.1 V(圖7)。
圖1. TPAFF-NH2的合成過(guò)程.
圖2. 聚酰胺TPAF-CA, TPAF-6F, TPAF-OA的合成過(guò)程.
圖3. TPAF-OA薄膜的吸收光譜(a),顏色坐標(biāo)為CIE1931坐標(biāo)(X, Y) (b);在957 nm 下透光率隨時(shí)間的變化曲線(c);在λmax = 957 / 520 nm之間薄膜的電流和透過(guò)率分別隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)曲線。
圖4. TPAF-CA (a)、TPAF-6F(b) 和TPAF-OA (c) 薄膜在不同掃描速度下的CV曲線;峰值電流密度隨掃描速率的變化曲線(d);聚酰胺的阻抗圖(e).
圖5. 基于TPAF-OA的電致變色器件在中性態(tài)和氧化態(tài)下的紫外-可見(jiàn)透過(guò)率曲線(插圖分別為在0 V、2.1 V和2.7 V時(shí)的顏色)(a);在2.1 V和2.7 V的階躍電壓下,透過(guò)率在λmax = 957 / 520 nm下分別隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)曲線。
圖6. 不同濃度TNP的NMP溶液中TPAF-CA的響應(yīng)PL譜。
圖7. 基于TPAF-CA (a),TPAF-6F (b) 和TPAF-OA (C) 的ITO/PAs/Al存儲(chǔ)器件的I-V曲線; 基于TPAF-CA (a),TPAF-6F (b) 和TPAF-OA (C) 的ITO/PAs/Al存儲(chǔ)器件的線性擬合曲線。
文章第一作者是夏世璇碩士,通訊作者是牛海軍教授和周亭亭講師。通訊單位是黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院高分子材料與工程系,教育部功能無(wú)機(jī)材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。課題組一直從事有機(jī)聚合物光電材料的研究,專(zhuān)注于電致變色,發(fā)光,憶阻器和熒光傳感器的研究,發(fā)表相關(guān)論文SCI收錄80多篇,其中發(fā)表在Chem Eng J, ACS Appl. Mater. Interfaces, Sensors Actuators B, Solar Energy Materials Solar Cells, Carbon, Electrochimica Acta, Polym Chem, ACS Appl. Polym. Mater., Dyes Pigments, Applied Surface Science, European Polymer Journal等雜志上,授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利40多件,曾承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金3項(xiàng),省基金、中國(guó)博士后基金,黑龍江博士后基金和中央高;鸬仁囗(xiàng);兩次獲黑龍江省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)(第一)。
原文鏈接:
Shixuan Xia, Yanyu Gao, Panting Wang, Yufan Ma, Di Zhu, Haijun Niu,Tingting Zhou, Wen Wang, Xiaofeng Zhao. Three dimensional fluorene-based polyamides facile to transfer ion designed for near-infrared electrochromic application and detection for explosive. Chemical Engineering Journal.
https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.135108
- 西安工程大學(xué)劉哲教授團(tuán)隊(duì) Small:仿生纖維三維結(jié)構(gòu)調(diào)控策略用于智能紡織品儲(chǔ)能器件 2025-08-13
- 不列顛哥倫比亞大學(xué)姜鋒教授團(tuán)隊(duì) AFM 綜述:纖維素的功能進(jìn)化 - 構(gòu)筑高性能三維結(jié)構(gòu)材料新路徑 2025-05-30
- 西安交大Goran Ungar教授團(tuán)隊(duì) Macromolecules:β成核劑及玻纖/聚丙烯體系不同晶相/結(jié)晶形態(tài)的三維結(jié)構(gòu)研究 2023-07-10
- 華南理工大學(xué)黃飛團(tuán)隊(duì) Nat. Commun.:基于p-n導(dǎo)電聚合物的多功能集成電致變色器件 - 從自供電智能窗到微型光譜儀 2025-12-25
- 東華大學(xué)王宏志教授/李克睿研究員團(tuán)隊(duì) Nat. Commun.:聚集增強(qiáng)近紅外調(diào)制的高穩(wěn)定近零透過(guò)率電致變色窗 2025-11-17
- 黑龍江大學(xué)首篇自然大子刊:郎凱教授、牛海軍教授團(tuán)隊(duì)在高分子可控共軛與電致變色研究方面取得重要進(jìn)展 2025-06-20
- 北京石油化工學(xué)院王浩團(tuán)隊(duì) CEJ:基于Ln-BTC的一系列比色和自校準(zhǔn)熒光傳感器用于檢測(cè)食品中的黃曲霉毒素B1 2025-01-20
誠(chéng)邀關(guān)注高分子科技
- 限免領(lǐng)票丨300+先鋒企業(yè)齊聚...
- 揚(yáng)帆中東,共繪科研儀器新藍(lán)...
- 萬(wàn)眾矚目 重磅開(kāi)局!2025機(jī)...
- ICIE國(guó)際(廣州)涂料工業(yè)展覽...
- 開(kāi)展在即|聚勢(shì)西部,鏈動(dòng)未...
- 9月深圳見(jiàn)真章:AI驅(qū)動(dòng)+國(guó)產(chǎn)...
- 關(guān)于舉辦第二十三屆中國(guó)國(guó)際...
- 匯聚尖端儀器 共拓全球商機(jī) ...
- CPHI深圳展實(shí)驗(yàn)室儀器與設(shè)備...
- 聚塑共贏,鏈啟西部|第22屆...
- 最后報(bào)名機(jī)會(huì)!500+藥企、科...
- 清華大學(xué)化學(xué)系許華平教授課...
- 哈工大劉宇艷教授/張東杰副...
- 中國(guó)科大程群峰、北航萬(wàn)思杰...
- 西北大學(xué)范代娣/惠俊峰/花秀...
- 西安交大邵金友/田洪淼團(tuán)隊(duì)...
- 長(zhǎng)春應(yīng)化所陳學(xué)思、丁建勛團(tuán)...
- 北京化工大學(xué)郭金寶教授團(tuán)隊(duì)...
- 鄭州大學(xué)化學(xué)學(xué)院張偉教授團(tuán)...
- 中國(guó)林科院林化所儲(chǔ)富祥研究...
- 東華大學(xué)朱美芳/徐桂銀團(tuán)隊(duì) ...
- 西安交通大學(xué)綠色化工與新材...