这种给点电就变脸的材料，惊艳了你的感观！

一、导读

通过电化学反应过程，以持续并可逆的方式改变颜色，这种现象称为电致变色。电致变色是与电化学诱导的氧化还原反应有关的材料透射率和/或反射率的可逆且可见的变化。这是由于在氧化还原态转变时，产生了不同的可见区吸收带。颜色变化通常介于透明和有色状态之间，或介于两种有色状态之间。当电化学上可获得两种以上的氧化还原态时，电致变色材料可表现出几种颜色，这通常被称为多色电致变色。这种光学变化可以通过施加零点几伏到几伏低压直流电压实现，因此，具有很强的实际应用价值。例如，国内某品牌已经研发了具有后盖电致变色特性的手机、国外客机的电致变色可控玻璃，以及部分汽车的变色车窗早已实现商用。

那么，最新的来自基础研究领域的进展有哪些呢？

二、电致变色材料最新进展

1. ACS Appl. Mater. Interfaces: 经济、柔性、多彩的动态显示器:移除下层导电层的聚合物基电致变色器件

电致变色材料和器件使用低功耗提供了用户可控的动态信息显示方式，使其在众多的广泛应用中备受关注，包括物流、零售、消费品和医疗保健。为了实现优化成本，同时简化生产流程，并且扩展色彩空间，增强对比度和鲜活化，这项研究尝试通过减少层数，并去除了占印刷标签绝大部分成本的底层导电层，并展示了共轭电致变色聚合物(本质上是半导体)如何实现这一目标，并且实现了具有柔性外形的可印刷电致变色显示器。通过采用电化学探针、原位光谱学、固态电导率和原位电导率测量的联合测试，比较了五种电导率跨越多个数量级和大部分可见色彩范围的电致变色聚合物，确定了可以在没有底层导电层的情况下，从有色状态转换到透明状态的聚合物和其性质。最后，将这些聚合物整合到优化的无底电极层的柔性器件中，并证明它们能够提供从秒到分钟数量级的按需、可逆的彩色到透明色转换，其工作电压低于1 V，光存储超过60 min，寿命超过12个月。

2. ACS Appl. Electron. Mater.：智能窗用钙钛矿型NdNiO₃薄膜的电致变色性能

具有电学可调带隙的半导体在控制对电磁辐射的透明度方面吸引了越来越多的研究兴趣。这项研究通过磁控溅射、化学溶液沉积(CSD)和原子层沉积(ALD)法，在单晶LaAlO₃ (LAO)和多晶FTO衬底上沉积了钙钛矿结构的关联氧化物——NdNiO₃ (NNO)薄膜。在碱性电解液（KOH溶液，pH = 12）条件下，三电极系统中研究了它们的电致变色行为。在漂白/着色过程中，外加偏压下，NNO晶格中的质子嵌入/脱出和同时的电子补偿导致材料在原始导电相(Ni³⁺)和强相关绝缘相(Ni²⁺)之间转换，这是电致变色(在可见范围内不透明度可调)行为的工作原理。循环伏安法(CV)显示，所有三种沉积方法得到的NNO薄膜在碱性溶液中是电化学稳定的。通过以不同速率进行CV扫描，可以提取质子在薄膜NNO中的扩散系数，在所有研究的薄膜中，该系数为~ 10^–7cm² s^–1。在LAO和FTO衬底上生长的薄膜上观察到了由漂白和着色引起的较大的透光率调制，表明其在智能窗和光学快门中的应用潜力。此外，通过化学溶液沉积获得的多孔NNO膜通常比通过溅射或ALD生长的致密膜表现出更强的电致变色活性。

 3. J. Am. Chem. Soc.: 快速转换的可见-红外电致变色共价有机框架

电致变色涂层有望应用于智能窗户或节能光学显示器。然而，经典的无机电致变色材料，如WO₃，存在着色效率低和转换速度慢的问题。这项研究开发了基于全有机、多孔共价有机框架的高效、快速转换的电致变色薄膜。窄带隙COFs在中性状态下具有较强的vis-NIR吸收带，在电化学氧化时会发生明显的位移。在低工作电压和低单位面积电荷下，可触发接近3 OD的完全可逆吸收变化。其中的最优材料在880 nm达到了858 cm²C^-1的电致变色显色效率，并在100次氧化/还原循环中保持高于95%的电致变色响应。此外，电致变色转换速度极快，氧化响应时间低于0.4 s，还原响应时间约为0.2 s，比之前报道的COFs至少高出一个数量级，使这些材料成为迄今为止转换速度最快的框架材料之一。这种高着色效率和非常快速的转换的结合揭示了多孔有机电致变色材料应用的潜力。

4. Nature Communications: 自组装2D TiO₂/MXene异质结构实现柔性、高性能电致变色器件

过渡金属氧化物(TMOs)是一种有潜力的电致变色（EC）材料，可用于智能窗和显示器等领域，但要同时实现良好的柔性、高着色效率和快速响应仍然存在挑战。MXenes(如Ti₃C₂T_x)及其衍生的TMOs (如2D TiO₂)是高性能和柔性EC器件的候选材料，因为它们具有二维特性，并且有可能将它们组装成松散的网络结构。这项研究展示了基于自组装的2D TiO₂/Ti₃C₂T_x异质结的柔性、快速和高着色率EC器件，其中Ti₃C₂T_x层作为透明电极，2D TiO₂层作为EC层。得益于这些组装的纳米级异质结具有的平衡的孔隙率和连通性，它们表现出快速有效的离子和电子传输，以及优异的机械和电化学稳定性。进一步展示了大面积柔性器件，这些器件有可能集成到弯曲的柔性表面上，用于未来无处不在的电子产品。

5. Chem：动态金属-配体相互作用的透明电致变色显示器

受生物化学反应中金属离子与配体之间动态配位和解离的启发，这项研究探索了一种新的电致变色(EC)机制，该机制基于电可调金属-配体相互作用诱导的染料颜色转换。与传统的变色和氧化还原部分位于同一位点的EC材料不同，这种新型材料是由可转换染料和多价金属离子组成的间接氧化还原变色体系。这些EC器件结合了金属离子电化学稳定性和易得染料的颜色可调性的优点，具有高摩尔吸收系数、高透过率变化(74%)、宽颜色可调性和良好的显色效率(506.67 cm²/C)。基于动态金属-配体相互作用，实现了具有高白光对比度(8.5:1)的透明EC阅读器。更重要的是，动态金属-配体相互作用的新应用可能会在其他领域引发更多的惊喜。

6. ACS Appl. Energy Mater.: 基于金属-有机单层膜的电致变色储能器件的系统设计

电致变色材料（ECMs）随着电位的变化而改变其颜色状态，当用作储能器件时，它们利用ECM中已有的固有特性揭示当前的电荷状态。因为法拉第型超级电容器，即所谓的赝电容，可以依靠诱发ECM颜色变化的相同氧化还原反应来实现。在这项研究中，分子级的金属配合物通过共价键连接到表面增强的氧化铟锡纳米颗粒丝网印刷载体上，形成单层膜。并研究了这些单层在保持其电致变色性能的同时储存和释放电荷的能力。分别或同时沉积铁(II)、钴(II)和锇(II)的配合物，得到相应的单金属或三金属材料。光谱和恒电流充放电测量证实了器件在一定电流范围内的双重电致变色和储能特性。在对电极上引入透明的能存储电荷的TiO₂层，提高了三金属电致变色器件的电流密度、电容、响应时间和长期性能。这项研究推动了数量有限的发色金属配位络合物在储能器件中的应用。

7. Adv. Mater.: 模仿大自然的蝴蝶: 双面不同颜色的电致变色装置

一些蝴蝶品种，如枯叶蛱蝶(Kallima inachus )，其翅膀背面(前侧)的颜色与翅膀腹侧(后侧)的颜色明显不同，这有助于伪装蝴蝶免受捕食者的攻击，并吸引潜在的配偶。然而，很少有人造材料、设备和技术能够长时间模仿这种差异着色。这项研究开发了一种新型的Janus结构双面电致变色器件，在施加不同电压时，其一面呈现明显不同于另一面的着色状态。这是通过在典型的电致变色结构中插入具有复杂折射率的光学金属薄层(4-8nm)来实现的，例如由钨、钛、铜或银组成的层。

8. Nano Lett.: 纳米级全固态等离子体致变色波导非谐振调制器

等离子体变色，即等离子体与电致变色材料的相互作用，已经产生了一类新的有源等离子体器件。通过将电致变色材料引入等离激元的介电环境，可以主动操纵等离子激元。通过引入无机WO₃和离子导体LiNbO₃层作为固态等离子体致变色波导管(PCWG)的核心材料，从而实现了纳米等离子体波导管中的光调制。PCWG利用了位于WO₃/Au界面的高场高等离子体损耗，其中Li⁺离子被插入薄的WO₃等离子体调制层中。通过细致的PCWG设计，离子扩散和等离子体传播的方向解耦，从而提高了调制深度和快速EC转换时间。研究表明，在2.5 V的偏置电压下，对于10和20  μm长的器件，所制作的PCWG调制器实现了高达20和38 dB的调制深度。

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