苏峰育、田颜清、刘言军等在自动调控电致变色智能窗领域取得研究新进展

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南方科技大学电子与电气工程系副教授刘言军、前沿与交叉科学研究院研究副教授苏峰育和材料科学与工程系教授田颜清课题组合作，在自动调控电致变色智能窗领域取得了研究新进展，相关成果以“Automatic light-adjusting electrochromic device powered by perovskite solar cell”为题在国际著名学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications）上发表。
       该研究设计并组装了一种新颖的由钙钛矿太阳能电池驱动的一体化凝胶电致变色器件，这种自供能的电致变色器件能够随着周围光线强度的变化而快速改变自身颜色状态与深浅，从而达到智能调节光线透过的功能。

       电致变色器件（Electrochromic device）能够在较小的驱动电压下调控光的吸收或反射，在玻璃幕墙、汽车后视镜及飞机舷窗上均有广泛应用。但由于变色过程需要外界电压输入，因此，研究人员一直致力于发展自供能的电致变色器件。目前，自供能器件对周围光线不敏感、稳定性较差等问题始终未被解决。研究人员利用分子间的π-π相互作用（图1），通过合成带有炔基的紫精化合物，使电致变色器件的稳定性大幅度提升，实现了70000次的稳定循环。

图1 炔基与紫精自由基正阳离子分子间的π-π相互作用

        同时，研究人员采用一体化凝胶电致变色器件结构，使器件能够在断电与供电过程中快速地褪色与着色，这种带有“自擦除”特性的电致变色器件与钙钛矿太阳能电池联用后，能够快速地对周围光强反应进行自动调节光线平衡。如图2所示，钙钛矿太阳能电池起到了收集能量和光探测的双重功能，电致变色器件具有智能窗和电容器双重功能，太阳能电池将光能转化为电能，并输入给电致变色器件，电致变色器件颜色变深，当太阳能电池与电致变色器件断开，电致变色器件储存的电能足够把LED灯点亮。研究人员将这种自供能电致变色器件作为“智能窗户”，对室外光线强度的变化进行了全天候实时检测（图3）。结果显示，光强逐渐升高时，器件的透明度降低，颜色变深；光强逐渐降低时，器件的透明度升高，颜色变浅直至透明，这表明室内外的光线强度达到了平衡。这项研究有望在现代智能玻璃产业中得到应用。

图2 钙钛矿太阳能电池驱动的凝胶类电致变色器件工作示意图

图3 不同光强条件下自供能电致变色器件颜色变化

        南科大为论文唯一通讯单位。材料科学与工程系2017级博士研究生凌欢为第一作者，2016级博士研究生武建昌（已毕业）为论文第二作者。苏峰育、田颜清、刘言军为论文共同通讯作者。本项研究得到了中国科技部、深圳市科创委和南方科技大学相关基金的大力支持。
近期，围绕着发展多功能、多颜色、高稳定性电致变色器件，田颜清课题组，苏峰育与刘言军合作已发表多篇研究论文（ChemPhotoChem. 2020, 4, 357-365；J. Electroanal. Chem. 2019, 851；New J. Chem. 2020, 44, 19902-19907；Nat. Commun. 2021, 12, 1010）。
       论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-21086-7


        文章来源：南方科技大学
       刘言军博士目前在深圳南方科技大学电子与电气工程系任职副教授，他于2007年获得新加坡南洋理工大学博士学位，2003年获得复旦大学理学硕士学位，2000年获得山东大学工学学士学位。在入职南方科技大学之前，他曾经在新加坡新加坡南洋理工大学作过副研究员 (2007.3-2007.11)，分别在意大利欧洲非线性光谱实验室(2007.11-2008.5)和美国宾州州立大学(2008.9-2010.5)作过博士后，以及在新加坡科技局材料研究院担任过研究科学家(2010.8-2016.8)。刘言军博士主要从事液晶光电子学、等离激元光子学、超材料及超表面等领域的研究。目前已经累计发表文章90多篇，会议报告20多次，其中邀请报告8次，出版专著1章，申请专利5项，论文总引用超过1500次，H指数24。刘博士的研究成果已经引起不同领域研究学者极大的兴趣，包括工程、应用物理、材料以及化学领域等。他的许多工作在一些重要的杂志上作为封面文章发表，包括Advanced Materials, Applied Physics Letters, Small, Nanoscale, Journal of Physical Chemistry C, Journal of Materials Chemistry C和Nanotechnology。此外，刘言军博士还荣获2006年国家优秀自费留学生奖；2007年ICTP TRIL Programme Fellowship；2012年新加坡科技局职业发展奖；2015年Joseph Wang Award。
         田颜清：1989年，1992年，1995年于吉林大学分别获得学士，硕士，和博士学位。1992年7月至1998年2月间在吉林大学化学系有机教研室任讲师和副教授。1998年2月至2002年11月分别在日本相模中央化学研究所任日本科学技术厅研究员，东京都立大学任日本学术振兴会博士后特别研究员，东京工业大学访问研究员，和东京理科大学博士后研究员。2002年11月至2008年10月在西雅图的华盛顿大学材料科学与工程系做博士后和兼任讲师。 2008年10月至2014年8月在亚利桑那州立大学生物设计研究所任研究员，研究助理教授，和研究副教授。2014年8月底到南方科技大学工作任职材料科学与工程系教授。研究工作主要涉及有机和高分子功能材料如液晶材料尤其是可光异构的嵌段高分子材料，电光材料，有机发光材料，钙钛矿太阳能电池材料，双光子材料，嵌段高分子胶束药物载体材料，光聚合高分子材料，及荧光传感器材料包括和新陈代谢及癌症和疾病密切相关的酸碱度， 氧浓度，钾离子，葡萄糖等传感器及多功能传感器等。参与及主持美国及中国重大项目逾2亿5千万元。在国内外核心期刊上发表论文110余篇，申请专利15项 （5项已获得授权）。