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朱美芳院士团队，碳纳米管新应用！

分类：新闻资讯
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发布时间：2024-10-25
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【概要描述】近年来，由于碳纳米管（CNTs）具有优异的性能，包括高导电性、化学稳定性和机械柔韧性，它们成为电致变色装置的极具前景的候选材料。碳纳米管广泛应用于红外辐射调制器和可见光电致变色装置的透明电极研究，目的是有效管理红外辐射以及提高装置的柔韧性和稳定性。

朱美芳院士团队，碳纳米管新应用！

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发布时间：2024-10-25
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近年来，由于碳纳米管（CNTs）具有优异的性能，包括高导电性、化学稳定性和机械柔韧性，它们成为电致变色装置的极具前景的候选材料。碳纳米管广泛应用于红外辐射调制器和可见光电致变色装置的透明电极研究，目的是有效管理红外辐射以及提高装置的柔韧性和稳定性。

　　电致变色器件 (ECD) 能够在施加电压下调节可见光和长波红外 (LWIR) 光谱中的光学特性，对于军事伪装具有重要意义。然而，有一些材料可以调制双频带。此外，双波段 ECD 复杂而特殊的结构设计带来了重大挑战。在这里，朱美芳院士团队提出了一种新颖的方法，用于制造一种可弯曲的 ECD，它能够调制 LWIR 辐射并显示多种颜色。值得注意的是，它消除了对多孔电极或网格电极的需求，从而提高了响应速度和制造可行性。

　　该装置采用多壁碳纳米管 (MWCNT) 作为透明电极和 LWIR 调制器，聚苯胺 (PANI) 作为电致变色层，离子液体 (HMIM[TFSI]) 作为电解质。ECD 能够在短时间内降低其红外发射率（Δε = 0.23）（导致红外温度从 50 降至 44 °C），持续时间仅为 0.78±0.07 秒，同时在施加 4 V正电压时，其颜色在 3 秒内从绿色变为黄色。此外，即使在弯曲条件下，它也表现出出色的柔韧性。这种简化的结构为可穿戴自适应伪装和多光谱显示器等应用提供了机会。

/ 研究亮点 /

　　设计并制备了一种具有简化结构和快速响应过程的柔性电致变色装置，同时调制长波红外和可见光。

　　利用电解质中的电化学协调作用，在施加电压时可以表现出黄色、绿色和蓝色。

　　设计利用了MWCNT的高导电性和红外调节能力，避免额外导电层和传统的多孔金电极。

/ 结论 /

　　东华大学朱美芳院士团队展示了一种基于上层MWCNT电极和底层MWCNT/PANI电极的柔性无多孔电极的双波段电致变色设备。上层MWCNT层作为长波红外（LWIR）辐射的调制器，而MWCNT和PANI层分别作为透明电极和电致变色层。这种配置相较于传统的PANI双波段电致变色设备，简化了组装过程，并加快了光学性能的调制速度。作为概念验证，在施加4 V电压时，该设备有效减少了自身的LWIR辐射，并实现了从绿色到浅黄色的颜色变化。在此过程中，TFSI对上层MWCNT电极的掺杂改变了其态密度，并在0.78±0.07秒内使其LWIR发射率降低了0.23。此外，PANI在3秒内从绿色转变为浅黄色。更重要的是，通过使用MWCNT代替常见的多孔金属电极，我们的电致变色设备避免了由缓慢的离子传输导致的长响应时间，并由于MWCNT薄膜提供的柔性，在经历800次循环和1000次弯曲后仍能正常工作。

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.

信息来源：Carbontech

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