柔性电子纸显示作为一种模仿传统纸张的视觉显示技术，具有诸多优点，包括高光学对比度、双稳态显色、低功率密度和柔性等。目前，该领域已涌现诸多技术路线，例如电泳显示、液晶显示、电润湿显示等。除此之外，电致变色显示技术因其具有广色域、宽视角、双稳态显色、低阈值电压/低功耗和易于实现柔性化设计等优势，也成为实现高性能柔性电子纸显示的重要技术路线之一。在面向柔性电子纸显示应用时，电致变色器件不仅需要保证优异的变色性能，包括高光学对比度、快速颜色切换、长效稳定循环，还需要具备一定的机械稳定性以满足柔性要求。

目前，电致变色聚合物因具有易于实现多色彩、变色速度快、着色效率高和本征柔韧性等优点，成为开发柔性电致变色显示器件中变色层的最佳选择之一。PProDOT-Me2作为聚噻吩衍生物是一种较为典型的电致变色聚合物，通常使用LiTFSI、LiClO4和LiTRIF等基于一价Li+阳离子的电解质。然而，采用高价离子基电解质可能为PProDOT-Me2的还原变色反应提供更多的反应电荷，从而提升整个器件的变色性能。

基于此策略，东华大学王宏志、李克睿研究团队开发了一种基于二价紫精阳离子（Vio2+）的白色离子凝胶，并用其组装了以PProDOT-Me2为变色层的柔性反射型电致变色器件（图1）。较之于Li+基离子凝胶（13.3%），Vio2+基离子凝胶对应的器件具有更大的光调制范围（39.4%）（图2）。这归因于较之于Li+，Vio2+促使PProDOT-Me2的阴离子掺杂/去掺杂行为（褪色/着色反应）更加充分（图3）。除了光学对比度外，如图4所示，基于Vio2+基离子凝胶的器件具有较快着色/褪色速度（2.9/3.3 s，甚至在1 Hz下仍表现出肉眼可见的变色效果），长效循环稳定性（20000圈循环后保有83.7%）、较低工作能耗（着色/褪色功率密度2.3/2.2 mW cm?2）和良好机械稳定性（在1.2 cm曲率半径下弯曲1080次后保有92%，甚至在0.8 cm曲率半径下实现边弯曲边变色的效果）。通过组装简单的数字显示器（七个该器件构成七个字段），在单片机驱动下可显示数字0~9，展现了应用于柔性电子纸显示的可能性。

图1. 柔性反射型电致变色器件的结构与成分组成

图2. 基于Vio2+和Li+阳离子的两类电致变色器件（V-ECD和L-ECD）的电致变色性能对比

图3. 基于Vio2+和Li+阳离子的两类电致变色器件（V-ECD和L-ECD）的电化学反应机制对比

图4. 柔性反射型电致变色器件的显示性能、机械稳定性和显示应用演示

相关工作以“Divalent Viologen Cation‐Based Ionogels Facilitate Reversible Intercalation of Anions in PProDOT‐Me2 for Flexible Electrochromic Displays”为题发表在Advanced Functional Materials（DOI: 10.1002/adfm.202312587）上，东华大学博士生白智元为第一作者，李克睿研究员、王宏志教授为论文共同通讯作者。该研究工作致谢国家自然科学基金(52131303)、上海市科学技术委员会(21ZR1400900)的资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202312587

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