柔性全固态锌基电致变色能量存储装置用于自适应军事伪装
柔性全固态锌基电致变色能量存储装置用于自适应军事伪装
柔性全固态锌基电致变色能量存储装置在自适应军事伪装领域的应用研究取得重要进展。该技术通过电化学聚合方法制备多色共轭聚合物，实现了器件在不同环境下的可逆颜色变化，并具备储能功能，为便携式自适应军事伪装提供了新的技术方案。
研究背景
自适应军事伪装技术是军事防御的基本要素，其目的是进行战斗侦察并提高部队和装备的生存能力。随着科技的发展，自适应军事伪装装置正朝着更轻、更准确、更智能的方向发展。电致变色（EC）技术由于其在不同电压下透射率和反射率的可逆变化，在自适应军事伪装领域具有潜在优势。此外，EC器件通常具有一定的储能特性，可以为外部设备提供动力，使其更适合现代战斗环境。
然而，EC技术在自适应军事伪装方面仍存在重大挑战，包括多种颜色的变化以适应不同的环境、灵活的图案显示以及卓越的储能性能。
研究方法
研究团队合成了3,7-双（2,2′二硫苯）-5-烷基）-10-（4-（2,2′二硫苯）苯基）-10H吩噻嗪（3DT-FSQ），并通过电化学聚合制备了相应的聚合物（p3DT-FSQ）。聚合物薄膜显示出不同的颜色变化，从橙黄色、土黄、军绿色到深蓝色。
图1. 3DT-FSQ的分子结构、空间构型、静电势图和电子密度分布
器件设计与性能
研究团队将p3DT-FSQ作为EC层，锌板或锌框架作为对电极，聚（甲基丙烯酸甲酯）/碳酸丙烯/三氟酸锌[PMMA/PC/Zn（CF3SO3）2]作为凝胶电解质，组装了两种反射和透射锌基电致变色器件（RZECD和TZECD）。
图2. RZECD的工作原理示意图
RZECD可以在不同的电势下实现可逆的橙黄、土黄和军绿，这完全满足了军事伪装的颜色变化的要求。更有趣的是，TZECD可以呈现六种不同的战斗场景，如戈壁、高地、荒野、农田、沙漠和森林，以实现适应性伪装。此外，RZECD和TZECD具有良好的储能性能，可以为一个机电时钟供电24秒。
为了实现在伪装服和网上的潜在应用，研究团队还制备了基于柔性电极的ZECD，以达到预期的效果。如图所示，反射和透射柔性EC自适应军事伪装装置分别由具有良好柔性的锌片或框架作为对电极，以及柔性PET−ITO作为p3DT-FSQ薄膜的导电基底组装。
性能测试
研究团队对器件的性能进行了全面测试。结果显示，多色共轭聚合物p3DT-FSQ可以切换橙黄色、泥土黄色、军队绿色和深蓝色，具有高光学对比度（76.73%）和快速切换时间（0.99和1.02 s）。此外，当弯曲到0、30、60、90、120、150和180°时，柔性RZECD和TZECD能够达到显著的可逆颜色变化。
应用前景
这项研究提出了一种基于锌的聚合物电子储能装置的设计策略，在便携式自适应军事伪装技术中具有巨大的应用潜力。该技术不仅解决了传统EC自适应伪装器件结构复杂的问题，还实现了颜色变化和储能功能的集成，为未来军事伪装技术的发展开辟了新的方向。