近日，材料科学与工程学院陈经纬副教授课题组研发了光学透明、电化学稳定，且具备柔性特性的锌网负极，并将其应用于大面积多色态电致变色器件中，相关成果以“Durable and Flexible Zinc Mesh Anodes for Scalable and Fast-switching Electrochromic Devices”（耐用柔性锌网负极赋能可规模化制备的快速切换电致变色器件）为题发表在国际知名柔性电子期刊《npj Flexible Electronics》上（IF：15.5）。该论文的第一完成单位是中国海洋大学，陈经纬副教授为通讯作者，2023级硕士研究生周国龙为第一作者。
随着物联网时代的到来，具有动态光调控和高能效特性的电致变色器件（ECDs）在光电子学、柔性电子和可穿戴技术领域备受关注。锌基电致变色器件（ZECDs）作为一种新型多功能电致变色平台，具有能量可回收和电荷平衡等优势，但器件中的不透明锌箔负极会导致电场分布不均匀和锌枝晶生长等问题，严重影响器件的循环稳定性和使用寿命。针对这些问题，陈经纬副教授课题组通过耦合“电沉积-原位置换”工艺，成功构建了具有优异电化学性能和光学透明性的Ag-PVDF包覆锌网（AP@Zn）负极，有效提升了锌基电致变色器件的动力学和耐用性，并实现了可规模化制备以及多色切换性能。
图1.AP@Zn网负极的制备和表征
研究表明，Ag-PVDF涂层不仅显著提升了耐腐蚀性能，还降低了析氢电流密度，保持了高透光率（633 nm处71.4%），同时PVDF分子链可以调节银纳米颗粒的均匀生长，并通过C-F极性键与银表面的强偶极相互作用增强了涂层附着力。机械测试表明，AP@Zn在1000次弯曲循环后仍保持结构完整性和电化学性能稳定。此外，AP@Zn的低活化能（47.59 kJ mol-1）显著改善了电极反应动力学。
图2. 普鲁士蓝-AP@Zn的电致变色特性
以上的结构化设计和界面工程策略有效促进了电场均匀分布并抑制了锌枝晶生长，从而显著提升了电致变色器件的响应速度和循环稳定性。PB//AP@Zn网器件实现了超快的着色/褪色时间（3.0 s/2.8 s），比传统锌箔基器件快近3倍，着色效率高达157.44 cm2 C-1，同时展现出卓越的循环稳定性和能量存储功能，实现了“储能-显示”一体化的智能系统，此外，本研究还展示了AP@Zn电极在大面积（100 cm2）和多色态电致变色等方面的应用，为电致变色技术在建筑节能智能窗户、柔性电子和可穿戴电子等领域中的应用提供了一定的参考价值。该工作得到了国家自然科学基金、山东省优秀青年科学家基金（海外）项目、中国海洋大学青年英才启动经费、中央高校基本科研业务费等经费的支持。
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41528-025-00509-1
文/图：周国龙
