高透光功能器件可以与光学窗口集成而备受行业关注,在“双碳”时代,电致变色调光节能窗、半透明光伏组件等作为高科技智能材料正成为低碳建筑与新能源汽车的新宠;在显示领域,抬头显透明显示用于导航、玻璃窗广告、汽车装饰星空顶等;AR/VR智能变色调光眼镜、光学镜头等诸多应用方向都需要高透光器件或高透光功能膜。
但很多性能优秀的材料是不透光或有颜色的,这类材料可以制备性能优异的器件但不能实现可见光高透;在研制高透光器件时,往往需要优先考虑材料透光性,而这类材料可能其它性能可能不是最佳的,因而最终是牺牲性能下的一种无奈综合平衡。比如电极材料,金属是最好的导电材料,但其本身并不透光,只有做到20 nm以下才有一定的可见光透过率。因而在工业领域传统透明电极的主流是ITO膜。因其是氧化物材料,电导率相对较低,在高透过率下其方阻约在10-100 Ω/□。用于建筑玻璃或汽车玻璃大尺寸产品时,方阻过大带来电极上电压降问题的劣势突显,如大尺寸电致变色产品变色速度慢,变色不均匀、寿命变短等问题。在电致变色等器件中,对电极功能膜层往往带有弱的颜色,也会影响产品的透过率与对比度等指标而很难实现高端应用。
中科院苏州纳米所印刷电子团队曾在崔铮研究员领导下结合纳米压印工艺及印刷填充纳米导电银浆,开发出了高品质微结构周期金属网格的透明导电膜,解决了高透光与高导电不可兼得的难题,在触控屏上实现大规模应用,创造产值数十亿,该技术也荣获了2014年中国专利金奖。后续团队在苏文明研究员带领下,进一步创新工艺实现了高透光下、方阻比ITO小1000倍的铜网格透明导电膜,并在柔性透明电极、透明电磁屏蔽、透明电加热、透明天线性能方面展示了强大的技术竞争力。
近日,中国科学院苏州纳米所苏文明研究员团队与日本冲绳科技大学院大学易袁秋强博士等合作,在金属网格透明电极的基础上,进一步将将带色功能层材料微结构化,用于电致变色、透明超级电容器和透明锌电池制备等各种透视型器件提升透明度等光学性能,并在Nat. Commun. (10.1038/s41467-024-55133-w)上作为透光器件一种通用策略进行了报道。
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