Advanced Energy Materials:新型薄膜电极操控钙钛矿电池形变

电影变形金刚吸引着世界各地的观众。相比于刚性的电子产品,可变形的电子器件提供了额外的吸引人的特性,例如应用场景和功能的多样化,曲面的保形覆盖亦或是便携性。目前,可变形电子器件的实现更多的是基于塑料衬底,如聚二甲基硅氧烷或聚氨酯等,通过在这些预拉伸的弹性衬底上制备器件来实现器件的可拉伸变形。这些研究为可变形电子器件提供了基础。而柔性薄膜电极作为可变形电子器件的基础应该具备能够承受反复弯曲、扭转、拉伸、折叠或可逆塑形等变形的同时保持良好的导电性能。

丝素蛋白具有优异的柔韧性、生物相容性和生物降解性,在生物、光电子等领域具有巨大的应用潜力。值得注意的是,水分子作为增塑剂,可以降低丝素蛋白的玻璃转化温度,影响丝素蛋白的结构、热学性能或力学性能。这为拓展丝素蛋白的多功能化提供了可能性。

苏州大学邹贵付教授课题组利用水分子驱动丝素蛋白衍生薄膜“硬”和“软”之间的可逆转换特性,实现在在室温下丝素蛋白衍生薄膜从简单操作(包括弯曲、折叠和拉伸)到复杂三维结构(包括花、蝴蝶结和纸鹤)的各种变形,并且经过变形的薄膜仍然保持良好的导电性能。基于丝素蛋白衍生薄膜的钙钛矿电池表现出优异的柔韧性与可变形的能力。该电池在以2.5mm的弯曲半径弯曲1000次后仍能保持原有效率的92%。利用溶剂处理将柔性钙钛矿电池塑造成波浪形状,实现电池的可拉伸性。在50%的拉伸应变下拉伸50次后,器件效率仍保持在初始值的60%以上。该工作为未来实现电子器件的不同形变,进一步拓展器件的多功能性提供了可能。相关论文在线发表在Advanced Energy Materials (DOI: 10.1002/aenm.201903357)上,并选为当期封面做介绍。