近日,北京大学深圳研究生院新材料学院孟鸿课题组在国际知名期刊Advanced Materials上发表题为“Ultra-Fast, Energy-Efficient Electrochromic and Thermochromic Device for Smart Windows”的研究论文。
智能窗可以对外界刺激(例如电、温度、pH、光、压力等)做出反应,并有选择地根据用户的偏好调节可透过的太阳光谱及自身颜色。热致变色窗可以根据太阳光和热辐射的变化而自动进行动态调节,有效阻挡热辐射,无需消耗能量,是近年来备受注目的智能窗之一。然而,现有的热致变色窗通常只能呈现单一的颜色,即白色,无法满足人们的审美偏好。通过将热致变色与电致变色功能结合,可以实现多重目标,如提高建筑/车辆能效、保护隐私和改善美观。尽管已经有一些概念性的研究报道,但实际应用仍然是一个具有挑战性的目标,需要在性能方面取得较大的突破。针对以上问题,孟鸿教授团队通过巧妙的电致变色材料设计,获得了综合性能优异的电致变色器件(ECD),表现出0.53 s/0.16s的着色/褪色时间,99%到21%的透过率调制范围。此外,将温度响应单元和离子液体引入电解质层,创建了一种新颖的热致变色凝胶电解质,其透过率可以从80%调节到0%,并具有出色的隔热性能(降温6.4 ℃)。最终,开发出具有超快颜色切换速度(0.82s/0.60s)和多种工作模式的电致&热致变色器件(ETD)。
图1 具有超快颜色切换速度和高能效的电致&热致变色器件
新材料学院孟鸿教授和张超红特聘研究员为该论文共同通讯作者,新材料学院2020级硕士生邓斌为论文的第一作者。上述研究得到国家自然科学基金委员会,广东省基础与应用基础研究基金委员会,深圳市科技创新委员会,东莞引进创新团队的支持。
论文链接:https://doi.org/10.1002/adma.202302685