柔性电致变色，为五彩世界赋能

本文转自：中国科学报

透明固态电解质。 受访者供图

■本报记者 田瑞颖

汽车进入隧道，坐在主驾的崔彦斌摘下墨镜，2分钟后车辆驶出，他又戴上了墨镜。在吐槽一摘一戴的“麻烦”时，他萌生了一个念头：能不能研发一种贴在车玻璃上的膜，可以根据光线和角度自动切换颜色？

偶然发现得来的灵感，再加上多年攻关，中国科学院过程工程研究所研究员崔彦斌团队终于研发出这种神奇的“膜”，并进入了科研成果转化阶段。

为五彩世界赋能

从窗户到眼镜，从汽车玻璃到飞机调光窗，电致变色材料的应用，正在走进生活的各个角落。

电致变色材料代替传统静态窗户，能够改变玻璃的颜色与透明度，大幅提升用户的使用体验。那么，电致变色材料是如何实现变色功能的？

崔彦斌告诉《中国科学报》，在外界电压的作用下，电致变色材料对光的行为会产生不同的“回应”。这种材料在电场或电流的作用下，光学性质会发生持续可逆变化，使材料呈现出不同的颜色。

而柔性电致变色器件具有体积小、重量轻、可弯曲等优点，在可穿戴设备、曲面显示器、节能及自适应伪装等领域有广泛的应用前景。

崔彦斌隐隐觉得，这个有趣的项目可能有很大的市场需求。他进一步调研后发现，这项技术还可以拓展到更多的应用场景。

“随着人们对节能减排要求的提高，各式各样的建筑都需要在降低能耗、减少碳排放方面实现突破，节能减排、低碳环保也成为柔性电致变色技术的核心要求之一。”崔彦斌说。

以传统的窗户为例，要想调节光线、改善室内环境，就需要安装窗帘，不仅要手动调节，还难以满足节能减排的需求。如果将柔性电致变色材料应用到建筑的窗户中，不仅可以实现自动调光、遮光、隔热，还将大幅减少建筑的能源消耗。

通过技术论证，崔彦斌团队坚定了继续开拓的决心。从着手准备这个项目，到调研、找材料，再到一次次实验和不断优化，他们将精力投入到漫长的柔性电致变色材料的研发中。

面向市场需求

谈起材料研发在技术上面临的3座“大山”，崔彦斌十分感慨。

一是由于柔性电致变色材料响应时间很长，而应用场景需要快速切换，这就要求必须缩短材料的响应时间；二是需要延长材料的使用寿命，满足高频次切换需求；三是要解决材料封装的难题。

经过多年探索，他们终于成功研发出柔性电致变色材料技术，并通过关键核心技术攻坚，使该技术进入成果转化阶段。

“目前，市场上主要是刚性电致变色材料，响应时间通常在分钟级别。而我们研发的材料基本可以实现2秒响应及5000次以上的切换。我们的下一步目标是提高材料的稳定性，实现透明、着色态之间切换1万次以上的稳定循环，这才是市场需要的柔性电致变色材料。”崔彦斌说。

他还透露，团队同时在开发全固态柔性电致变色器件，以避免电致变色器件因“漏液”导致的性能衰减。目前，相关技术路线已被打通，并在实验室实现了全固态柔性电致变色器件的制备。

随着技术不断成熟，为了更快地实现柔性电致变色材料市场化，崔彦斌团队还参加了由中国科学院科技创新发展中心与中关村科学城管委会指导和支持的2021年“CAS 概念验证计划”。

中科智汇工场相关负责人表示，“CAS 概念验证计划”自2020年启动以来，通过提供种子资金、商业顾问、创业教育、产业资源对接、投融资服务、孵化空间等概念验证服务，对早期项目进行筛选和扶持，推动具有市场潜力的基础研究从实验室走向市场应用。

“我们对这项技术及其广阔的市场前景很有信心，下一步将通过不断研发探索，丰富颜色种类、改善自然光照强度、创新防窥方式，为世界增添五彩缤纷的体验。”崔彦斌说。