让屏幕更省电、色彩更丰富！中国科学家突破彩色墨水屏技术
你是否厌倦了屏幕蓝光伤眼和续航焦虑？在数字化时代，屏幕虽无处不在，但传统显示屏的高能耗与健康隐患令人担忧。墨水屏凭借低功耗和护眼特性备受青睐，却因色彩单一而难以满足多彩视觉需求。
现在，一项突破性电致变色技术正颠覆想象——它不仅带来丰富色彩，更保留省电护眼核心优势。中国科学院苏州纳米所赵志刚研究员团队通过材料与电极结构创新，为下一代显示技术开辟全新路径。这场技术变革将如何重塑体验？让我们一起深入探索！
传统墨水屏存在短板
电子书阅读器常见的墨水屏（电子纸），以不发光、类纸张的显示方式广受认可，尤其适合长时间阅读。其能耗极低，单次充电可续航数周，成为许多用户的首选。
传统墨水屏 图片来源：Wikipedia
但墨水屏有明显短板：多数仅支持黑白灰色调，无法呈现彩色内容。这使得它在插图、漫画、教材等场景中表现力不足。随着技术发展，零售电子价签、教育电子教材、可穿戴设备等领域，都呼唤既能护眼省电、又能展示绚烂色彩的屏幕解决方案。
彩色墨水屏的现有缺陷
目前市面彩色墨水屏产品，显示效果常不尽人意：颜色发灰发暗，远不如手机屏幕鲜艳。这是因为主流技术依赖黑白墨水层上加盖彩色滤光片，导致亮度降低、对比度减弱、色域受限。
主流彩色墨水屏是依靠彩色滤光层来实现颜色显示的 图片来源：Wikipedia
彩色墨水屏刷新速度慢，难以支持动画、视频等动态内容。物理限制使得同时实现色彩丰富、亮度高、节能护眼面临巨大挑战，显示效果远落后于传统彩屏。
全新技术丰富墨水屏色彩呈现
为解决色彩暗淡、响应慢等问题，电致变色技术成为新突破口。该技术让材料在电压下可逆变色，通过调控光线反射来呈现色彩，无需持续发光，能耗更低、更护眼。
一些大型飞机上的变色窗就是电致变色的典型例子 图片来源：Wikipedia
过去，科学家引入光学谐振腔调控光线，在实验室实现无色材料的彩色显示。但单个器件颜色变化有限，仅3-4种，难以满足多样需求。
中国科学院苏州纳米所赵志刚团队提出创新策略：在电极表面构建“法布里-珀罗谐振腔”，通过介质层厚度精准控制反射光颜色。利用二氧化锰的可逆电化学沉积-溶解特性，实现谐振腔原位重构，从而以简单过程驱动多彩转变。
可重构谐振腔型电致变色原理示意图 图片来源：《先进材料》
基于此，团队通过电化学手段精确控制二氧化锰厚度，在同一器件中实现从黄、橙、红、紫、蓝、青到绿色的连续动态转变，覆盖7种主色及多种过渡色。
超宽色域下的电致变色展示 图片来源：《先进材料》
该器件优势突出：工作电压窄（0.2—1.8 V）、双稳态保持性强（断电保色超8小时）、能耗极低（功率消耗仅2.3 mW/cm²）、循环稳定性高（1000次循环后颜色保持率＞95%）。
新技术在“七色花”上的应用展示
技术无需彩色滤光片即可实现彩色显示。团队制成“七色花”器件，展示多色动态变化。将单个器件作为像素点组成阵列，可通过电化学手段写入和擦除信息，实现数字化显示。
“七色花”可逆电致变色展示
“七色花”电致变色过程展示
像素阵列器件可逆变色和柔性展示
像素阵列器件通过电化学写入/擦除展示数字 1~9 图片来源：《先进材料》
新策略使电致变色器件呈现连续动态色彩，性能卓越。方案不依赖贵金属或复杂工艺，成本低、兼容现有产线，为彩色墨水屏商业化打开新局面。
低功耗、全彩色的显示屏，
离我们越来越近了
这项突破标志着彩色墨水屏显示质量飞跃。它在提升色彩表现的同时，保留超低功耗、护眼特性及稳定显示核心优势。
未来，技术可广泛应用于电子价签、智能公告牌、可穿戴设备、家庭智能标签等场景。更有望融入电子阅读器，让用户畅享文字与彩色插图、漫画的融合体验。
技术虽处实验室阶段，但已展现巨大潜力：无需高能耗发光，也能实现灵活多彩显示。关注中国科学家的创新，你期待这项技术如何改变生活？分享你的想象，共同见证显示屏的节能多彩未来！
策划制作
出品丨科普中国
作者丨唐雪晴 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
监制丨中国科普博览
责编丨一诺
审校丨徐来、林林
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