技术巡猎 比亚迪 电致变色材料、电致变色电解液、后视镜及车辆。表面写的是后视镜,真正发力点其实在材料层---“防眩后视镜”,第一反应大家往往是镜片结构、传感器、控制逻辑这些东西,但这份专利往前追了一层,它说的是“里面那团会变色的东西,能不能变得更快、更稳”,想解决的是响应速度、变色效率、使用寿命和稳定性这些老问题。
普通人对电致变色后视镜并不陌生。夜里开车,后车远光怼上来,眼睛会下意识躲一下,注意力就被切走了,传统手动防眩后视镜,本质上是靠改变反射角度;电致变色后视镜更高级一点,通电以后自己可以变暗,强制吞光。所以它不是为了做一个“看起来很科技”的镜子,确实在解决一个很实际的夜间安全问题。
以前这件事是有点别扭的。现有液态电致变色体系通常靠阴极材料和阳极材料配合工作,电子在两边来回交换,材料才会变色。难点也就在这儿:材料单一、颜色简单、响应慢,且中间自由基不稳定、寿命很短。你可以把它理解成两个人抬一张桌子,理论上能走,但只要节奏不同、步伐不齐,速度、稳定性、耐久性就都会受影响。
比亚迪呢?原来两个人抬桌子,改成了一个人直接把桌子扛起来。它通过连接基团,把原本分别承担阴极和阳极作用的基团做进同一个整体分子里。这样做可以加速阴极和阳极之间的电子交换速度,同时减少因为电子转移带来的密度变化,降低两种材料发生相对位移的概率,最后指向的就是更快的响应、更高的变色效率、更长的寿命和更好的稳定性。
它也不是一句“做成一个整体”就完了,分子结构上做了不少选择。专利里,一边是4,4’-联吡啶基、二氮杂菲基、二氮杂芘基这类偏“吃电子”的结构,另一边是吩噻嗪、二氢吩嗪、二苯胺、咔唑、喹啉、异喹啉这些结构,中间再用苯基、亚甲基、双键、三键之类的连接基团去做调整。如果选二氮杂菲或者二氮杂芘,因为它们有更大的共轭结构,对电信号会更敏感,响应速度就更容易提起来;连接基团里加入苯环、亚甲基、双键、三键,则有助于改善缺电子状态、降低电致变色电压。这就很底盘一样,调整风格的时候,不是只换一个零件,弹簧、阻尼、衬套、几何也要一起看。
所以不是“镜子会不会变黑”而已,它在追问一个更底层的问题---同样是变黑,能不能更快开始、能不能更均匀、能不能反复用很多次以后还不拖泥带水呢?对于后视镜来说,慢半拍,体验就会很差。强光先晃到你了,它再开始工作,这东西就有点事后诸葛亮的意思。
材料之外,器件层也一并交代了。专利里的后视镜不是一块简单玻璃,而是第一基材、透明导电层、功能层、导电反射层、第二基材这样层叠起来,功能层里装的就是电致变色电解液;边缘还有遮蔽层、导电胶层、边框胶层和绝缘层这些设计。前面讲的是“药方”,这里讲的是“怎么装进药盒里”。材料再好,封装不稳、供电不均、边缘漏液或者短路,体验照样翻车。
它给了测试路径。实验例里,比亚迪拿实施例1到10制成后视镜做测试,功能层中的电致变色材料浓度为50mM,电解液里还配了溶剂、UV稳定剂、增稠剂和电解质;对比例则采用常规的“阴极材料+阳极材料”组合。测试条件包括1.2V下看着色响应、褪色响应和对比度变化,也做了1.2V、30000次循环、30秒通电30秒断电的耐老化测试。专利结论是,相比对比例,这些实施例总体上响应时间更短、电致变色性能更强、变色后反射率更低,稳定性也更好。
专利里的数据其实并不是“所有方案全面碾压”。比如耐老化测试里,实施例1到3的对比度差值分别是5.6、5.3、5.2,对比例1是4.9;真正把差距拉得更明显的是后面几组,比如实施例5到10,多数已经压到3.4以下,最低做到2.5。可以说这条路线方向没问题,但结构怎么选、怎么搭配页并不容易,毕竟材料体系的窗口很窄。
嗯,已经是“零部件体验的底层物理”里了。
