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  電致變色是指在外加交變電場作用下，由于離子在材料內(nèi)部的嵌入與脫出，材料光學(xué)性質(zhì)(吸收率、透過率或反射率等)產(chǎn)生穩(wěn)定可逆變化的現(xiàn)象，外觀上表現(xiàn)為材料的顏色或透明度產(chǎn)生穩(wěn)定可逆變化。其在顯示、智能窗戶、軍用偽裝、傳感器和信息存儲(chǔ)等領(lǐng)域具有重要的潛在應(yīng)用價(jià)值。在此之前，電致變色材料研究范圍在可見光范圍內(nèi)。近年來，近紅外電致變色材料因其在建筑物熱控制和軍用偽裝等方面的應(yīng)用前景而受到人們的廣泛關(guān)注。然而，獲得具有高光學(xué)對比度、快速氧化還原和長期循環(huán)穩(wěn)定性的高性能近紅外電致變色材料仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。一般情況下，經(jīng)過多次電化學(xué)循環(huán)后，透明電極上的電致變色薄膜會(huì)因離子的嵌入和脫出而發(fā)生熱膨脹而脫落進(jìn)而影響循環(huán)穩(wěn)定性，因此具有離子和電子傳輸通道的剛性結(jié)構(gòu)將是一種理想的選擇。另一方面，有機(jī)混合價(jià)化合物是具有近紅外電致變色性能的重要分子，通過橋接單元在氧化還原單元之間產(chǎn)生分子內(nèi)電子耦合過程，進(jìn)而形成近紅外的電致光吸收。

圖1. TPAFF-NH₂的合成過程.

圖2. 聚酰胺TPAF-CA, TPAF-6F, TPAF-OA的合成過程.

圖3. TPAF-OA薄膜的吸收光譜(a)，顏色坐標(biāo)為CIE1931坐標(biāo)(X, Y) (b);在957 nm 下透光率隨時(shí)間的變化曲線(c)；在λ_max = 957 / 520 nm之間薄膜的電流和透過率分別隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)曲線。

圖4. TPAF-CA (a)、TPAF-6F(b) 和TPAF-OA (c) 薄膜在不同掃描速度下的CV曲線；峰值電流密度隨掃描速率的變化曲線(d)；聚酰胺的阻抗圖(e).

圖5. 基于TPAF-OA的電致變色器件在中性態(tài)和氧化態(tài)下的紫外-可見透過率曲線(插圖分別為在0 V、2.1 V和2.7 V時(shí)的顏色)(a);在2.1 V和2.7 V的階躍電壓下，透過率在λmax = 957 / 520 nm下分別隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)曲線。

圖6. 不同濃度TNP的NMP溶液中TPAF-CA的響應(yīng)PL譜。

圖7. 基于TPAF-CA (a)，TPAF-6F (b) 和TPAF-OA (C) 的ITO/PAs/Al存儲(chǔ)器件的I-V曲線; 基于TPAF-CA (a)，TPAF-6F (b) 和TPAF-OA (C) 的ITO/PAs/Al存儲(chǔ)器件的線性擬合曲線。

  文章第一作者是夏世璇碩士，通訊作者是牛海軍教授和周亭亭講師。通訊單位是黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院高分子材料與工程系，教育部功能無機(jī)材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。課題組一直從事有機(jī)聚合物光電材料的研究，專注于電致變色，發(fā)光，憶阻器和熒光傳感器的研究，發(fā)表相關(guān)論文SCI收錄80多篇，其中發(fā)表在Chem Eng J, ACS Appl. Mater. Interfaces, Sensors Actuators B, Solar Energy Materials Solar Cells, Carbon, Electrochimica Acta, Polym Chem, ACS Appl. Polym. Mater., Dyes Pigments, Applied Surface Science, European Polymer Journal等雜志上,授權(quán)發(fā)明專利40多件，曾承擔(dān)國家自然科學(xué)基金3項(xiàng)，省基金、中國博士后基金，黑龍江博士后基金和中央高�；鸬仁囗�(xiàng)；兩次獲黑龍江省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)（第一）。

  原文鏈接：

  Shixuan Xia, Yanyu Gao, Panting Wang, Yufan Ma, Di Zhu, Haijun Niu,Tingting Zhou, Wen Wang, Xiaofeng Zhao. Three dimensional fluorene-based polyamides facile to transfer ion designed for near-infrared electrochromic application and detection for explosive. Chemical Engineering Journal.

  https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.135108