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  中紅外光（MIR，波長從3微米到30微米）能夠用于探測有機(jī)分子的指紋頻譜、局域化載流子的分布以及物體的熱輻射特征，在民用和軍事領(lǐng)域具有重要的戰(zhàn)略價值。然而被廣泛應(yīng)用在生物傳感、熱偽裝和輻射制冷等領(lǐng)域的MIR光學(xué)器件往往都是被動式器件，無法對紅外光進(jìn)行動態(tài)調(diào)控，難以應(yīng)對復(fù)雜多變的環(huán)境以及日益增長的智能化系統(tǒng)需求。近年來，具備主動調(diào)控特性的MIR器件研究取得了一定的發(fā)展，這主要體現(xiàn)在兩個方面：基于熱電控溫器件集成、微機(jī)電系統(tǒng)集成的疊層器件成功實現(xiàn)了對紅外反射、輻射的精確調(diào)控，但卻需要依賴于繁瑣的加工條件和復(fù)雜的器件結(jié)構(gòu)，且較難實現(xiàn)大面積器件制備和柔性器件應(yīng)用；基于相變材料等（包括GST、MXene）的新型材料的MIR器件，通過溫度、濕度、機(jī)械拉伸等調(diào)控方式，能夠?qū)t外反射、輻射實現(xiàn)大范圍的控制，但其自身較差的可逆性、較慢的相應(yīng)速度以及不精密的調(diào)控手段，嚴(yán)重限制了其實際應(yīng)用。除上述問題外，紅外信號的調(diào)控往往伴隨著可見光信號的同步調(diào)控，而這一點卻是紅外隱身、防偽等應(yīng)用中需要避免的。綜上所述，探索具有低成本、高柔性、具有較大紅外調(diào)控范圍且保持可見光性質(zhì)固定的MIR光學(xué)器件至今依舊是本領(lǐng)域研究的關(guān)鍵難點之一。

圖1 基于導(dǎo)電聚合物合纖維素的功能紙（CPC）及其相關(guān)器件概念示意圖。

圖2 CPC紙的基本可見光、紅外特性以及機(jī)械性能。

  在熱偽裝的基礎(chǔ)上，通過電解質(zhì)層的圖案化，或者引入具有紅外高透射率的色素染料，我們可以實現(xiàn)信息的隱藏與偽裝（圖5）。同樣地，以CPC紙器件為基本平臺，我們可以在其上構(gòu)建簡單的薄膜或圖層，利用CPC紙的高離子滲透特性，實現(xiàn)對表面薄膜圖層的控制。以圖6為例，采用導(dǎo)電聚合物PEDOT的氣相聚合和紫外曝光手段，我們可以在CPC紙器件上構(gòu)建各種精美的圖案，并實現(xiàn)對上述圖形在紅外相機(jī)中的動態(tài)顯示，而該器件在肉眼看來仍舊保持藍(lán)黑色沒有發(fā)生任何變化。

  CPC紙取材于價格低廉且早已商業(yè)化的PEDOT:PSS和纖維素材料，只需要簡單的設(shè)備和工藝就可以實現(xiàn)大面積的制備，且性能穩(wěn)定均勻性好。而基于CPC紙的電化學(xué)調(diào)控器件，不僅自身具有較好的MIR調(diào)控特性，還可以作為一個基本的器件平臺，用于集成各類的薄膜、器件，利用CPC紙自身的電極特性、高離子滲透特性，實現(xiàn)更加豐富的調(diào)控模式，從而面向更加復(fù)雜、精細(xì)的應(yīng)用場景。

  原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41528-024-00339-7