這種給點電就變臉的材料，驚艷了你的感觀！

一、導讀

通過電化學反應過程，以持續并可逆的方式改變顏色，這種現象稱為電致變色。電致變色是與電化學誘導的氧化還原反應有關的材料透射率和/或反射率的可逆且可見的變化。這是由于在氧化還原態轉變時，產生了不同的可見區吸收帶。顏色變化通常介于透明和有色狀態之間，或介于兩種有色狀態之間。當電化學上可獲得兩種以上的氧化還原態時，電致變色材料可表現出幾種顏色，這通常被稱為多色電致變色。這種光學變化可以通過施加零點幾伏到幾伏低壓直流電壓實現，因此，具有很強的實際應用價值。例如，國內某品牌已經研發了具有后蓋電致變色特性的手機、國外客機的電致變色可控玻璃，以及部分汽車的變色車窗早已實現商用。

那么，最新的來自基礎研究領域的進展有哪些呢？

二、電致變色材料最新進展

1. ACS Appl. Mater. Interfaces: 經濟、柔性、多彩的動態顯示器:移除下層導電層的聚合物基電致變色器件

電致變色材料和器件使用低功耗提供了用戶可控的動態信息顯示方式，使其在眾多的廣泛應用中備受關注，包括物流、零售、消費品和醫療保健。為了實現優化成本，同時簡化生產流程，并且擴展色彩空間，增強對比度和鮮活化，這項研究嘗試通過減少層數，并去除了占印刷標簽絕大部分成本的底層導電層，并展示了共軛電致變色聚合物(本質上是半導體)如何實現這一目標，并且實現了具有柔性外形的可印刷電致變色顯示器。通過采用電化學探針、原位光譜學、固態電導率和原位電導率測量的聯合測試，比較了五種電導率跨越多個數量級和大部分可見色彩范圍的電致變色聚合物，確定了可以在沒有底層導電層的情況下，從有色狀態轉換到透明狀態的聚合物和其性質。最后，將這些聚合物整合到優化的無底電極層的柔性器件中，并證明它們能夠提供從秒到分鐘數量級的按需、可逆的彩色到透明色轉換，其工作電壓低于1 V，光存儲超過60 min，壽命超過12個月。

2. ACS Appl. Electron. Mater.：智能窗用鈣鈦礦型NdNiO₃薄膜的電致變色性能

具有電學可調帶隙的半導體在控制對電磁輻射的透明度方面吸引了越來越多的研究興趣。這項研究通過磁控濺射、化學溶液沉積(CSD)和原子層沉積(ALD)法，在單晶LaAlO₃ (LAO)和多晶FTO襯底上沉積了鈣鈦礦結構的關聯氧化物——NdNiO₃ (NNO)薄膜。在堿性電解液（KOH溶液，pH = 12）條件下，三電極系統中研究了它們的電致變色行為。在漂白/著色過程中，外加偏壓下，NNO晶格中的質子嵌入/脫出和同時的電子補償導致材料在原始導電相(Ni³⁺)和強相關絕緣相(Ni²⁺)之間轉換，這是電致變色(在可見范圍內不透明度可調)行為的工作原理。循環伏安法(CV)顯示，所有三種沉積方法得到的NNO薄膜在堿性溶液中是電化學穩定的。通過以不同速率進行CV掃描，可以提取質子在薄膜NNO中的擴散系數，在所有研究的薄膜中，該系數為~ 10^–7cm² s^–1。在LAO和FTO襯底上生長的薄膜上觀察到了由漂白和著色引起的較大的透光率調制，表明其在智能窗和光學快門中的應用潛力。此外，通過化學溶液沉積獲得的多孔NNO膜通常比通過濺射或ALD生長的致密膜表現出更強的電致變色活性。

?3.?J. Am. Chem. Soc.: 快速轉換的可見-紅外電致變色共價有機框架

電致變色涂層有望應用于智能窗戶或節能光學顯示器。然而，經典的無機電致變色材料，如WO₃，存在著色效率低和轉換速度慢的問題。這項研究開發了基于全有機、多孔共價有機框架的高效、快速轉換的電致變色薄膜。窄帶隙COFs在中性狀態下具有較強的vis-NIR吸收帶，在電化學氧化時會發生明顯的位移。在低工作電壓和低單位面積電荷下，可觸發接近3 OD的完全可逆吸收變化。其中的最優材料在880 nm達到了858 cm²C^-1的電致變色顯色效率，并在100次氧化/還原循環中保持高于95%的電致變色響應。此外，電致變色轉換速度極快，氧化響應時間低于0.4 s，還原響應時間約為0.2 s，比之前報道的COFs至少高出一個數量級，使這些材料成為迄今為止轉換速度最快的框架材料之一。這種高著色效率和非常快速的轉換的結合揭示了多孔有機電致變色材料應用的潛力。

4. Nature Communications: 自組裝2D TiO₂/MXene異質結構實現柔性、高性能電致變色器件

過渡金屬氧化物(TMOs)是一種有潛力的電致變色（EC）材料，可用于智能窗和顯示器等領域，但要同時實現良好的柔性、高著色效率和快速響應仍然存在挑戰。MXenes(如Ti₃C₂T_x)及其衍生的TMOs (如2D TiO₂)是高性能和柔性EC器件的候選材料，因為它們具有二維特性，并且有可能將它們組裝成松散的網絡結構。這項研究展示了基于自組裝的2D TiO₂/Ti₃C₂T_x異質結的柔性、快速和高著色率EC器件，其中Ti₃C₂T_x層作為透明電極，2D TiO₂層作為EC層。得益于這些組裝的納米級異質結具有的平衡的孔隙率和連通性，它們表現出快速有效的離子和電子傳輸，以及優異的機械和電化學穩定性。進一步展示了大面積柔性器件，這些器件有可能集成到彎曲的柔性表面上，用于未來無處不在的電子產品。

5. Chem：動態金屬-配體相互作用的透明電致變色顯示器

受生物化學反應中金屬離子與配體之間動態配位和解離的啟發，這項研究探索了一種新的電致變色(EC)機制，該機制基于電可調金屬-配體相互作用誘導的染料顏色轉換。與傳統的變色和氧化還原部分位于同一位點的EC材料不同，這種新型材料是由可轉換染料和多價金屬離子組成的間接氧化還原變色體系。這些EC器件結合了金屬離子電化學穩定性和易得染料的顏色可調性的優點，具有高摩爾吸收系數、高透過率變化(74%)、寬顏色可調性和良好的顯色效率(506.67 cm²/C)。基于動態金屬-配體相互作用，實現了具有高白光對比度(8.5:1)的透明EC閱讀器。更重要的是，動態金屬-配體相互作用的新應用可能會在其他領域引發更多的驚喜。

6. ACS Appl. Energy Mater.: 基于金屬-有機單層膜的電致變色儲能器件的系統設計

電致變色材料（ECMs）隨著電位的變化而改變其顏色狀態，當用作儲能器件時，它們利用ECM中已有的固有特性揭示當前的電荷狀態。因為法拉第型超級電容器，即所謂的贗電容，可以依靠誘發ECM顏色變化的相同氧化還原反應來實現。在這項研究中，分子級的金屬配合物通過共價鍵連接到表面增強的氧化銦錫納米顆粒絲網印刷載體上，形成單層膜。并研究了這些單層在保持其電致變色性能的同時儲存和釋放電荷的能力。分別或同時沉積鐵(II)、鈷(II)和鋨(II)的配合物，得到相應的單金屬或三金屬材料。光譜和恒電流充放電測量證實了器件在一定電流范圍內的雙重電致變色和儲能特性。在對電極上引入透明的能存儲電荷的TiO₂層，提高了三金屬電致變色器件的電流密度、電容、響應時間和長期性能。這項研究推動了數量有限的發色金屬配位絡合物在儲能器件中的應用。

7. Adv. Mater.: 模仿大自然的蝴蝶: 雙面不同顏色的電致變色裝置

一些蝴蝶品種，如枯葉蛺蝶(Kallima inachus )，其翅膀背面(前側)的顏色與翅膀腹側(后側)的顏色明顯不同，這有助于偽裝蝴蝶免受捕食者的攻擊，并吸引潛在的配偶。然而，很少有人造材料、設備和技術能夠長時間模仿這種差異著色。這項研究開發了一種新型的Janus結構雙面電致變色器件，在施加不同電壓時，其一面呈現明顯不同于另一面的著色狀態。這是通過在典型的電致變色結構中插入具有復雜折射率的光學金屬薄層(4-8nm)來實現的，例如由鎢、鈦、銅或銀組成的層。

8. Nano Lett.: 納米級全固態等離子體致變色波導非諧振調制器

等離子體變色，即等離子體與電致變色材料的相互作用，已經產生了一類新的有源等離子體器件。通過將電致變色材料引入等離激元的介電環境，可以主動操縱等離子激元。通過引入無機WO₃和離子導體LiNbO₃層作為固態等離子體致變色波導管(PCWG)的核心材料，從而實現了納米等離子體波導管中的光調制。PCWG利用了位于WO₃/Au界面的高場高等離子體損耗，其中Li⁺離子被插入薄的WO₃等離子體調制層中。通過細致的PCWG設計，離子擴散和等離子體傳播的方向解耦，從而提高了調制深度和快速EC轉換時間。研究表明，在2.5 V的偏置電壓下，對于10和20? μm長的器件，所制作的PCWG調制器實現了高達20和38 dB的調制深度。

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