據外媒報道，慕尼黑大學（LMU）的化學家開發了一種新材料，使智能電致變色玻璃的變色速度達到創紀錄水平。
（圖片來源：慕尼黑大學）
想象一下，你在夜晚的高速公路上，天下著雨，后面那輛車閃亮的大前燈晃得你眼花。在這種情況下，如果有一個自動調光后視鏡，該多么方便。該后視鏡由感光器控制，可以濾掉強烈刺眼的光線。從技術上講，這一附加器件基于電致變色材料，在施加電壓時，其光吸收和顏色會發生變化。
專家最近發現，除了現有無機電致變色材料外，新一代高度有序的晶格結構也具有這種能力。這種共價有機骨架（簡稱COF）由人工合成的有機構建塊組成，而這些構建塊經過適當的組合，會形成晶體和納米孔網絡。通過施加外部電壓，使材料發生氧化或還原，從而控制顏色變化。
該團隊現已開發出COF結構，無論從轉換速度還是著色效率看，都比無機化合物高很多倍。通過改變分子構建塊，可以對COF的材料性質進行大幅度調節。慕尼黑大學和劍橋大學的科學家們正是利用這一點，設計出了理想的COF。主要研究人員Derya Bessinger表示：“我們利用COF的模塊化結構原理，使用特定的噻吩異靛藍（ thienoisoindigo）分子設計出了理想的構建塊。將這種新組件集成至COF中，可以看出其改善COF性能的強勁能力。例如，有了這種新材料，不僅能吸收波長較短的紫外光或一小部分可見光，而且可以在近紅外光譜區域內獲得很好的光活性。”
與此同時，新型COF結構對電化學氧化更為敏感，即使對其施加較低的電壓，也足以引起顏色變化，而且完全可逆。此外，這一過程發生的速度非常快，通過氧化來實現完全而明顯的顏色變化的響應時間大約是0.38秒，而還原至初始狀態大約只需0.2秒。這是世界上速度最快、效率最高的電致變色有機骨架之一。這種高速度要歸功于該材料的兩種特性：（Ⅰ）COF的導電骨架結構可實現晶格中的快速電子傳輸；（Ⅱ）得益于優化孔徑，周圍的電解質溶液可以迅速到達每個角落。這具有重要意義，因為在氧化COF結構中產生的正電荷必須迅速被負電解質離子補償。另外，長期測試表明，這種材料的穩定性非常高，即使經過200次氧化還原循環，仍能保持性能。
這些發現將推動新一類高性能電致變色涂層的開發。從目前的應用來看，比如整個建筑外立面的可切換防曬窗和隱私防護窗，這類“智能玻璃”具有廣泛的發展前景。
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