慕尼黑大学开发新型COF材料 使智能玻璃的变色速度创纪录

据国外媒体报道，慕尼黑大学(LMU)的化学家开发出了一种新材料，可以使智能电致变色玻璃的变色速度达到创纪录的水平。

(来源:慕尼黑大学)

想象一下，晚上你在高速公路上，下着雨，后面那辆车明亮的大灯让你眼花缭乱。这种情况下，要是有个自动调光后视镜该多方便啊。后视镜由一个感光器控制，可以过滤掉强烈刺眼的光线。从技术上来说，这种额外的设备是基于电致变色材料，当施加电压时，它的光吸收和颜色会发生变化。

最近，专家发现，除了现有的无机电致变色材料，新一代高度有序的晶格结构也具有这种能力。这种共价有机骨架(COF)是由人工合成的有机积木组成的，这些积木经过适当的组合会形成晶体和纳米孔网络。通过施加外部电压，材料被氧化或还原，从而控制颜色的变化。

该团队开发了COF结构，在转换速度和着色效率方面比无机化合物高出许多倍。通过改变分子结构单元，COF的材料性质可以得到很大的调整。慕尼黑大学和剑桥大学的科学家利用这一点设计出了理想的COF。主要研究人员Derya Bessinger说:“我们利用COF的模块化结构原理，用特定的噻吩并异靛分子设计了一个理想的积木。通过将这一新组件集成到COF，我们可以看到其提高COF性能的强大能力。比如用这种新材料，它不仅可以吸收短波长的紫外光或一小部分可见光，而且在近红外光谱区也能获得良好的光活性。”

同时，新的COF结构对电化学氧化更加敏感，即使对其施加低电压，也足以引起颜色变化，而且是完全可逆的。此外，这一过程发生得非常快，通过氧化实现完全、明显变色的响应时间约为0.38秒，而恢复到初始状态只需0.2秒左右。这是世界上最快最有效的电致变色有机骨架之一。这种高速度归因于材料的两个特性:(I)ⅰ)COF的导电骨架结构可以在晶格中实现快速电子输运；(ii)由于优化的孔径，周围的电解质溶液可以快速到达每个角落。这是非常重要的，因为在氧化的COF结构中产生的正电荷必须被负的电解质离子快速补偿。此外，长期测试表明，这种材料的稳定性非常高，即使经过200次氧化还原循环，仍能保持其性能。

这些发现将促进新型高性能电致变色涂料的发展。从目前的应用来看，如整栋建筑外立面的可切换防晒窗、隐私保护窗等，这种“智能玻璃”发展前景广阔。据国外媒体报道，慕尼黑大学(LMU)的化学家开发出了一种新材料，可以使智能电致变色玻璃的变色速度达到创纪录的水平。

(来源:慕尼黑大学)

想象一下，晚上你在高速公路上，下着雨，后面那辆车明亮的大灯让你眼花缭乱。这种情况下，要是有个自动调光后视镜该多方便啊。后视镜由一个感光器控制，可以过滤掉强烈刺眼的光线。从技术上来说，这种额外的设备是基于电致变色材料，当施加电压时，它的光吸收和颜色会发生变化。

最近，专家发现，除了现有的无机电致变色材料，新一代高度有序的晶格结构也具有这种能力。这种共价有机骨架(COF)是由人工合成的有机积木组成的，这些积木经过适当的组合会形成晶体和纳米孔网络。通过施加外部电压，材料被氧化或还原，从而控制颜色的变化。

该团队开发了COF结构，在转换速度和着色效率方面比无机化合物高出许多倍。通过改变分子结构单元，COF的材料性质可以得到很大的调整。慕尼黑大学和剑桥大学的科学家利用这一点设计出了理想的COF。主要研究人员Derya Bessinger说:“我们利用COF的模块化结构原理，用特定的噻吩并异靛分子设计了一个理想的积木。通过将这一新组件集成到COF，我们可以看到其提高COF性能的强大能力。比如用这种新材料，它不仅可以吸收短波长的紫外光或者一小部分可见光，还可以在近红外光谱获得良好的光活性。”

同时，新的COF结构对电化学氧化更加敏感，即使对其施加低电压，也足以引起颜色变化，而且是完全可逆的。此外，这一过程发生得非常快，通过氧化实现完全、明显变色的响应时间约为0.38秒，而恢复到初始状态只需0.2秒左右。这是世界上最快最有效的电致变色有机骨架之一。这种高速度归因于材料的两个特性:(I)ⅰ)COF的导电骨架结构可以在晶格中实现快速电子输运；(ii)由于优化的孔径，周围的电解质溶液可以快速到达每个角落。这是非常重要的，因为在氧化的COF结构中产生的正电荷必须被负的电解质离子快速补偿。此外，长期测试表明，这种材料的稳定性非常高，即使经过200次氧化还原循环，仍能保持其性能。

这些发现将促进新型高性能电致变色涂料的发展。从目前的应用来看，如整栋建筑外立面的可切换防晒窗、隐私保护窗等，这种“智能玻璃”发展前景广阔。

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