神奇的电致变色
自然界中普遍存在变色现象,如变色龙会根 据环境变化改变自身颜色,从而实现伪装效 果。基于这一现象,大量研究者尝试通过多种技术手段改变材料在不同环境下的光学性能,如光的吸收率、反射率、透过率等,最终实现不同条件下材料颜色变换,如pH响应变色、力致变色、光致变色、电致变色等。电致变色技术通过自主调节电压来调节显色效果,具有响应时间短、颜色变换 丰富等优点,因此电致变色材料逐渐成为研究热点。
定义
电致变色是指高分子材料在电场刺激下发生颜色变化的性质。这种特性是由高分子材料内部的电导性能和微观结构改变引起的。通过改变电场的强度和频率，可以控制高分子材料的颜色变化，并实现多种效果。例如，当电场作用于某种高分子材料上时，可以观察到从透明到有色，从有色到无色等颜色变化。
有机电致变色材料
有机电致变色材料按照致色原理分为导电聚合物、金属有机络合物(也称金属有机螯合物)和氧化还原型化合物。
导电聚合物
属于有机高分子聚合物,其结构特点是均存在共轭仔电子结构,因为电荷的注入而使仔电子具有较大的共轭离域体系,代表物主要有聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚呋喃等。
金属有机络合物
金属有机络合物电致变色材料也称金属有机螯合物,其中提供d空轨道的金属离子为过渡元素,而提供孤电子对的配位体为有机分子,如酞花菁。
氧化还原型化合物
紫罗精是典型的氧化还原型有机电致变色材料,氧化还原机理见图,结构特点是存在共轭π键体系和杂原子(电子给予原子,如N、O、S等)以及π键掺杂原子。
电致变色的应用
电致变色材料因其独特的性质而具有广泛的应用前景，以下是一些主要的应用领域：
光学领域：通过改变电场，可以实现液晶显示器的背光控制，从而改变屏幕的颜色。此外，电致变色材料还可以用于制作电致变色镜片、智能窗口等。
太阳能领域：通过改变电场，可以调整太阳能电池板的吸收性能，从而提高太阳能的 转化效率。
建筑领域：电致变色材料可用于智能建筑材料和智能窗帘等，通过改变电场，可以调节建筑材料的透明度和隔热性能，实现节能和环保的效果。
挑战与展望
尽管电致变色性的研究已经取得了一些重要进展，但仍然存在一些挑战。例如，目前电致变色材料的响应速度还比较慢，需要进一步提高；制备技术还不够成熟，需要进一步研究和改进；稳定性和寿命也是一个需要解决的问题。
展望未来，随着科技的不断进步和人们对高分子材料需求的不断增加，特别是具有电致变色性的材料，其研究将继续向前发展。我们期待着在电致变色材料的研究中能够解决当前存在的问题，推动科技的发展，为我们的生活带来更多的便利和创新。
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编辑：黄彦琨
校对：戴异天、张宗铭、戴雪龙
