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纳米展:电致及气致变色技术受关注

      【日经BP社报道】在2013年1月30日~2月1日举行的展会“nano tech 2013”上,有多件采用电致变色(electrochromic,EC)及气致变色(gaschromic,GC)技术的调光玻璃和显示器等展出。随着波音在新型客机“B787”的窗户上采用电致变色技术,相关技术的开发正在加速进行。

      EC技术利用向材料施加电压时,材料的光学特性随着可逆氧化还原反应而变化,使颜色等改变的现象。虽然该技术的研发历史较长,但实用化案例却不多。随着波音在B787客机的窗户上采用了EC技术,实现了以电气方式使机窗在透明和深蓝色之间切换的设计。这使得EC技术的知名度迅速提高。

      日本产业技术综合研究所纳米系统研究部门绿色技术研究小组及东和制作所在nano tech 2013上展出了利用溶液喷涂法实现的EC玻璃。

      产综研的EC玻璃采用两块玻璃夹着ITO/EC材料的构造,EC材料使用的是普鲁士蓝(PB)及PB的类似材料,这样便可通过施加电压使玻璃的颜色在蓝色与黄色之间切换。另外,还通过配备彩色薄膜实现了更多的颜色。施加电压为1.2V。据称在切换100多万次以后,性能也不会变差。

      这种带电子快门的玻璃利用液晶技术也可实现,而且已经有实际的应用案例。但产综研表示,“采用液晶技术的话构造较为复杂,很难以低成本制造。而此次的EC玻璃是用喷涂技术制造,因此生产成本很低”。产综研设想将这种EC玻璃“用于室内装饰及调光玻璃等领域”。

 
利用理光的EC技术制成的3.5英寸全彩显示器


6英寸的黑白显示器。精细度为200ppi,64灰阶


产综研等开发的EC玻璃。左上角的玻璃为本色,在上面配备彩色薄膜后就能表现出多种颜色。

切换电压改变颜色后的状态

力争2015年度在显示器领域实用化

      另外,还有企业打算将该EC技术应用于电子纸的显示屏。理光展出了EC方式的彩色电子纸用面板。

       该面板通过涂布工艺在PET薄膜上层叠色光三原色,即C(青)、M(品红)、Y(黄)这三种颜色的发光材料,并且能够向各层单独施加电压。不过,电极及TFT是通过溅射形成的。理光利用这样制成的3.5英寸113ppi面板进行了演示,切换显示画家维米尔(Vermeer)的数幅画作,。

       另外,理光曾在2011年的显示器技术国际学会“SID Display Week 2011”上做过相关展示,但此次在nano tech 2013展出的面板实现了更高的色彩表现范围和对比度。具体而言,此次将色彩表现范围由2011年时的27%的提高到了35%,将对比度从30:1提高到了60:1。

       此外,理光还展出了6英寸XGA单色面板。精细度为200ppi,可64灰阶显示。据介绍,该面板采用低温多晶硅(LTPS)TFT驱动,“目标是2015年之前使10英寸面板实现实用化”。

使玻璃从透明状态切换为镜子状态

       位于名古屋市的日本产综研可再生材料研究部门环境响应功能薄膜研究小组开发出了利用GC技术将透明玻璃切换成镜子的技术,并在nano tech 2013上展示。

        GC技术利用气体的注入与析出而不是施加电压来控制材料的光特性。此次,该研究小组事先在两块玻璃之间加入了镁钙合金(Mg-Ca),以及作为催化剂的钯(Pd),这样就能使玻璃像镜子一样反射光;而再加入氢气的话,镁会与之反应而变成氢化镁(MgH2),使玻璃变回透明状态。此时,如果再加入氧气(O2),氧就会从MgH2中吸收H2而变成水(H2O),是玻璃再变回镜子状态。

       该小组很早以前就在研发这项技术,但此前一直使用间隙较厚的双层玻璃,通过氢气瓶来控制H2的注入与析出。不过,从实用化及安全性来看,使用氢气瓶不太现实。


产综研开发的、能够以电气方式来控制的GC玻璃(镜子状态)

透明状态

从空气中的水分提取氢

        据该研究小组介绍,大约1年前他们注意到,在两块玻璃间即使不刻意放入隔板来贴合,也会形成0.1mm左右的间隙。如果有这一间隙,所需要的H2量只需很少即可。

        因此,该研究小组决定通过电解空气中的水来获得H2,并最终确认,实际上也能够通过这种方法来实现镜子状态与透明状态之间的切换。虽然其结果是得到了一项GC技术,但实际上正像EC一样,是通过电气方式实现切换的。这样一来,双层玻璃的厚度也可变得更薄,一下子提高了该技术的现实性。

       但是,通过电解水来供给H2的话,状态的切换时间就会变长。从镜子状态变成透明状态需要约1分钟,从透明状态变成镜子状态需要约5分钟。不过,“用氢气瓶来注入H2的话,只需5~20秒即可完成切换”(产综研)。


来源:技术在线      时间:2013-6-28 14:01:10
 
 
 
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