转自气凝前沿
研究背景与问题
双频电致变色器件能够选择性地调制可见光（VIS）和近红外光（NIR），显著降低建筑能耗，提升居住者的视觉和热舒适度。
然而，这些器件的光学调制效率低和耐久性差严重限制了其实际应用。
研究成果与创新
高效灵活的双功能双频电致变色器件：
基于W18O49 NWs，不仅表现出高光学调制、长循环寿命的优异光谱选择性电致变色性能，还具有良好的储能和高效能量回收性能。
W18O49 NW的纳米线结构、丰富的氧空位和高表面积赋予其高灵活性、可调谐的近红外局域表面等离子体共振（LSPR）和足够的离子存储位点。
器件性能：
高光学调制：在633 nm和1200 nm波长下，光学调制分别达到73.1%和85.3%。
高光谱选择性和快速切换速度。
长循环寿命：10,000次循环后容量损失仅为3.3%。
高效节能：模拟阳光下，比普通玻璃低8.8°C。
组件与机制：
阴极：W18O49 NW，利用其结构稳定性和电化学可调谐的LSPR和极子吸收实现双频调制。
阳极：多孔聚苯胺（PANI），提供离子存储功能，平衡阴极电荷，降低器件工作电压，并增强光学调制性能。
储能与能量回收：
高电容（36.7 F m−2）。
能量回收效率51.4%，使往返电致变色操作的净能耗降至24.5 mWh m−2。
模拟与实际应用
模拟显示，该器件在全球大多数气候区的节能性能优于商用低辐射玻璃。
实验证明了器件在实际应用中的高效节能性能。
结论
本研究展示了结合节能与储能的高效灵活双功能双频电致变色器件。
W18O49 NW的纳米线结构、氧空位和高表面积是其高性能的关键。
该器件通过三种不同模式独立有效地调制VIS和NIR光，具有高光学调制、快速响应速度和长循环寿命。
器件的循环稳定性得益于单斜W18O49在锂离子嵌入/脱嵌过程中的高结构稳定性。
该器件不仅解决了当前双频电致变色器件光学调制效率低和耐久性差的问题，还为设计用于节能建筑的灵活双功能双频电致变色器件提供了合理方法。
图解
a 基于W18O49纳米线（NW）阴极和聚苯胺（PANI）阳极的柔性双电致变色显示器（DBED）的示意图。b 在明亮（1.5 V）、冷却（-0.5 V）、黑暗（-1.5 V）模式下，DBED（尺寸：7×7 cm²）的光学透射光谱。c 在明亮、冷却、黑暗模式下，DBED的太阳辐射光谱。d-f 在明亮、冷却、黑暗模式下，DBED的相应数码照片。
a DBED在633 nm（-1.5至1.5 V）和b 1200 nm（-0.5至1.5 V）下的实时透射光谱。c 在开路条件下，DBED在施加1.5 V、-0.5 V和-1.5 V电位60秒后，633 nm和1200 nm处的透射率变化。d DBED在1 mA cm⁻²电流密度下，于-1.5至1.5 V之间经过10,000次恒流充放电循环后的归一化容量。e DBED在10,000次循环前后的光学透射光谱。f 安装DBED的模型房间在模拟太阳光照射20分钟前后的数码照片，以及g照射后的照片。h 安装DBED的普通玻璃模型房间内的温度变化。
a 使用EnergyPlus软件构建的小型办公室原型建筑模型。b 在南京7月份的气候条件下，双电致变色显示器（DBED）在明亮、冷却、黑暗和最低能耗状态下的每小时能耗。在最低能耗状态下，DBED的工作状态如下：00:00-08:00和20:00-24:00为明亮状态；08:00-13:30和17:30-18:30为冷却状态；13:30-17:30和18:30-20:00为黑暗状态。c 在南京的气候条件下，DBED与低辐射玻璃（low-e glass）的每月能耗对比。d 以商业低辐射玻璃为基准，估算了DBED在全球不同气候区域相对于低辐射玻璃的供暖和制冷节能效果。
原文链接：https://doi.org/10.1007/s40820-024-01604-0
