電致變色是電致變色材料的光學(xué)屬性在外加電場的作用下發(fā)生穩(wěn)定、可逆的變化的現(xiàn)象，在外觀上表現(xiàn)為顏色和透明度的可逆變化。由電致變色材料做成的電致變色器件已經(jīng)廣泛應(yīng)用于智能窗、汽車觀后鏡、電致變色顯示器等領(lǐng)域，其中應(yīng)用最為廣泛的是電致變色智能窗，它可以通過改變電壓而使窗戶呈現(xiàn)不同的透明度，為人們營造健康舒適的光環(huán)境，如美國波音787客機的客艙窗就使用了電致變色玻璃。然而傳統(tǒng)的電致變色玻璃的設(shè)計大多是追求對可見光譜的調(diào)節(jié)能力，即改變外加電壓產(chǎn)生肉眼可辨的顏色變化，對熱量產(chǎn)生的根源——紅外光的調(diào)控空間有限。理想的電致變色玻璃應(yīng)既有低反射率性質(zhì)以利冬天保溫，又能阻隔室外熱量以減少夏季空調(diào)負(fù)擔(dān)，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)光與熱的獨立調(diào)控，即讓窗戶分別擁有亮模式、暗模式以及熱模式、冷模式的狀態(tài)，這就需要對可見、近紅外雙波段實現(xiàn)獨立調(diào)控。
中科院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所趙志剛研究員團隊將具有表面等離子共振效應(yīng)的氧化鎢納米線和具有本征的快速離子通道的普魯士藍材料交替疊加，利用普魯士藍的本征離子通道促進電致變色插入離子的快速遷移，從而實現(xiàn)了電致變色玻璃中光與熱的獨立調(diào)控。研究團隊發(fā)現(xiàn)，經(jīng)典的陽極電致變色材料普魯士藍的離子通道尺寸達到3.2Å，這一尺寸遠大于傳統(tǒng)的電致變色插入離子的尺寸（例如Li+半徑為0.59Å）。利用普魯士藍的這一結(jié)構(gòu)特點，團隊構(gòu)建了一疊層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層為具有表面等離子共振效應(yīng)的氧化鎢納米線材料（W18O49），由于表面等離子效應(yīng)的存在這種氧化鎢材料有著更大的近紅外光調(diào)制能力并有較為良好的電子傳輸性能，外層為具有大的離子通道的普魯士藍材料。這種材料結(jié)構(gòu)設(shè)計使得電極工作時，內(nèi)層的氧化鎢納米線能幫助外層傳導(dǎo)電子，而外層的普魯士藍能幫助內(nèi)層傳輸電致變色插入離子。通過優(yōu)化，研究團隊實現(xiàn)了可見、近紅外雙波段獨立可調(diào)的四種調(diào)光模式，即亮熱模式（可見光和近紅外光都能透過）、亮冷模式（可見光透過，近紅外光不透過）、暗冷模式（可見光和近紅外光都不能透過）、暗熱模式（可見光不透過，近紅外光能透過），可見光調(diào)制范圍達到71.2%，近紅外光的調(diào)制范圍達到64.8%，且均具有良好的穩(wěn)定性。
