广西大学曹盛团队《Mater. Horiz.》：多色双波段电致变色智能窗

2023-01-13 来源：高分子科技

双波段电致变色智能窗的研究目前主要集中在无机电致变色材料。由于无机材料相对固定的能带结构，现有报道的单组份双波段电致变色智能窗几乎都在透明无色和深蓝色两种状态间转换。单一的色彩转换加上蓝色较为刺眼的视觉体验，无疑会限制双波段电致变色智能窗的应用场景。

图1. 聚苯胺薄膜的电致变色性能和机理分析

近期，广西大学物理科学与工程技术学院曹盛副教授团队展示一种多色双波段电致变色智能窗设计，它可以选择性地控制太阳辐射和可见的透射率。该设计通过使用典型的有机聚合物电致变色材料聚苯胺来演示。通过渐进电化学控制聚苯胺的氧化还原状态，实现了高稳定的多色双波段电致变色（图1）。作为概念证明，作者展示了一个尺寸电致变色器件（10×5 cm²），该器件提供了多色电致变色，并支持选择性控制和调节了可见阳光和太阳热辐射透射率（图2）。本研究提出并验证了多色双波段电致变色的新概念，为下一代智能窗的合理设计提供了新视野。该工作以“Robust and stable dual-band electrochromic smart window with multicolor tunability”为题发表在《Materials Horizon》上(Materials Horizon 2023, doi.org/10.1039/D2MH01365G)。文章第一作者是广西大学硕士王清轲。该研究得到国家自然科学基金委的支持。

图2 多色双波段电致变色器件的结构及变色性能

该工作是团队近年来有关双波段电致变色智能窗相关研究的最新进展之一。在过去的五年中，团队围绕单组分无机纳米晶及其电致变色智能窗展开了系列研究。发展了氟化物辅助合成法来精细调控二氧化钛纳米晶等离子体吸收性能，实现了单组分纳米晶双波段电致变色智能窗（Chem. Mater. 2018, 30, 4838），并提出和设计了耗能回收双波段电致变色智能窗（Joule, 2019, 3, 1152）。通过钨离子掺杂活化了二氧化钛纳米晶在多价离子电解液的电化学性能，并实现了高性能锌阳极电致变色器件（Nano-Micro Lett., 2021,13, 196）。通过发泡剂和离子掺杂来调控了氧化钨纳米晶薄膜的物态性能，实现了基于溶胶凝胶薄膜的高性能双波段电致变色智能窗（J. Energy Chem., 2023, 77, 137）。通过脉冲电沉积法调控聚苯胺薄膜的形貌，结合电解液类型筛选，提高了聚苯胺薄膜的光学调制范围和循环稳定性(Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 2022, 238, 111616; Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 2023, 251, 112152)，为发展基于渐进电化学调控聚苯胺极化子强度和醌式结构来获取双波段电致变色性能奠定了基础。

原文链接: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/MH/D2MH01365G

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（责任编辑：xu）

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