电致变色材料：五彩缤纷的科学世界

缤纷的色彩让我们的世界五彩斑斓，变色现象在大自然中并不鲜见，变色龙具有自然调节皮肤颜色的能力，变色既有利于隐藏自己，又有利于捕捉猎物。在生活中，变色眼镜就是一种变色材料，在室外强光的照射下，镜片就会变为深色，以此来防止强光伤眼。那么，什么是电致变色呢？电致变色是指在电场的作用下，通过注入或抽取电荷 (离子或电子)，材料的光学属性（反射率、透过率、吸收率等）发生稳定、可逆变化的现象，在外观性能上则表现为颜色及透明度的可逆变化。电致变色材料被认为是目前最有应用前景的智能材料之一，在过去几十年里被广泛应用于智能窗、防炫目后视镜、显示器等领域，体现了电致变色材料在人们生活实践中的应用价值（图1）。

图1. 电致变色技术的应用（图片来源于网络）

英国伦敦瑞士再保险大厦的玻璃幕墙采用了电致变色玻璃，这种玻璃可通过改变电压对光的吸收或透过进行自主调节，既满足室内明暗需求，又能辅助调控室内温度，在节能减排的大趋势下，电致变色节能材料备受关注。此外，波音787飞机客舱淘汰了机械式舷窗遮阳板，采用了电致变色玻璃。基于电致变色技术的防炫目后视镜通过调节电压改变后视镜的反射能力，避免后车强光照射产生的令人晕眩的反光，提高驾驶的安全性。电致变色材料应用于显示器，通过改变电压调节颜色，不需要背景光，且在撤去电压后能保持状态，既保护眼睛又节能降耗。电致变色技术的新应用要数具有电致变色后盖的手机了，双击后盖时，通过电流控制，实现手机后盖颜色的动态变化，使手机有了新奇的外观。

无机化合物和有机化合物均有具备电致变色特性的材料，这些材料通过氧化还原反应致使颜色发生变化。无机类电致变色材料结构稳定，耐候性强，但往往颜色单调且响应速度慢，以三氧化钨最具代表性，它可在无色和深蓝色之间可逆变化。有机类特别是聚合物电致变色材料通常具有分子结构的可设计性，因此种类相对较多，合成方便，成本较低，且具有颜色变化丰富，响应速度快，光学对比度高的优点，但稳定性较弱。虽然不少国内外科研院所和企业都在研发电致变色材料和器件，但现阶段电致变色技术尚未完全成熟，电致变色技术在前沿领域的研究需继续加强。

本课题组主要从事聚合物电致变色材料的研究，合成了一系列供体-受体（D-A）型共轭导电聚合物，通过表征电化学性能、光学性能、光谱电化学性能及动力学性能等，获得了具有多种颜色变化的高性能电致变色材料。D-A型聚合物主链由供体单元（给电子基团）和受体单元（吸电子基团）交替构成，通过改变供体和受体的结构及其序列来增强分子内电荷转移，供受体间的电子推拉驱动力降低聚合物的能级带隙，调控电致变色性能。此外，还通过聚合物主链上的结构修饰提高聚合物的溶解性，提升其应用上的可加工性。图2所示为本课题组合成的一类显示多色的D-A型电致变色聚合物。

图2. 显示多色的D-A型电致变色聚合物 (Organic Electronics, 2020, 77*,* 105514)

我们课题组的研究工作富有挑战又充满乐趣，如果你愿意徜徉于丰富多彩的颜色世界，又愿意畅游于科学的浩瀚大海，欢迎你加入我们！

导师简介

张艳，博士，副教授，硕士研究生导师。长期从事导电高分子的科研工作，主持完成山东省自然科学基金2项，参与完成国家自然科学基金项目2项，在国内外学术期刊发表多篇论文，获“光岳新秀”称号，作为参与人多次获聊城大学优秀科研成果奖，积累了丰富的专业知识和科研工作经验。

招生专业：化学工程与技术