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  電致變色技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)材料光學(xué)屬性在外加電場(chǎng)作用下的可逆調(diào)控，在智能窗、防眩目后視鏡及軍事偽裝等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。然而，作為決定電致變色器件性能的核心要素之一，電解質(zhì)材料的選擇與設(shè)計(jì)長(zhǎng)期面臨兩難困境：傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)雖具有較高的離子電導(dǎo)率，卻難以規(guī)避泄漏、揮發(fā)等安全隱患；全固態(tài)電解質(zhì)雖安全性提升，卻又受限于界面接觸不良與離子遷移率偏低的瓶頸問題。上述困境在相當(dāng)程度上制約了電致變色技術(shù)的商業(yè)化進(jìn)程。

圖1 紫精電致變色器件運(yùn)行示意圖

  針對(duì)這一挑戰(zhàn)，湖南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院張世國(guó)教授團(tuán)隊(duì)提出了一種協(xié)同設(shè)計(jì)策略，將室溫自發(fā)原位凝膠技術(shù)與分子工程定制的不對(duì)稱紫精電致變色材料有機(jī)結(jié)合，成功構(gòu)建出一款兼具高安全性與優(yōu)異電化學(xué)性能的電致變色器件。在電解質(zhì)設(shè)計(jì)方面，研究團(tuán)隊(duì)采用雙三氟甲磺酰亞胺鋰與三氟乙酸組成的共引發(fā)體系，實(shí)現(xiàn)了1, 3-二氧戊環(huán)在室溫條件下的高效開環(huán)聚合，構(gòu)建了具有半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚(1, 3-二氧戊環(huán))-聚甲基丙烯酸甲酯離子凝膠電解質(zhì)。這一“原位固化”策略的核心優(yōu)勢(shì)在于：液態(tài)前驅(qū)體能夠在電極界面實(shí)現(xiàn)充分潤(rùn)濕，隨后在室溫下靜置（無需紫外光固化）即可自發(fā)轉(zhuǎn)化為凝膠態(tài)，從而從根本上解決了傳統(tǒng)固態(tài)電解質(zhì)固-固接觸不良所導(dǎo)致的高界面阻抗問題，同時(shí)顯著簡(jiǎn)化了電致變色器件組裝工藝。

  為使凝膠電解質(zhì)發(fā)揮最佳效能，研究團(tuán)隊(duì)還專門設(shè)計(jì)了一種新型不對(duì)稱紫精化合物（FNV-TFSI）。理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該不對(duì)稱分子結(jié)構(gòu)通過調(diào)控分子間相互作用，能夠有效抑制電致變色過程中紫精的二聚現(xiàn)象；同時(shí)，端基季銨陽離子的引入還可以加速電荷轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)，使器件的響應(yīng)速度得到明顯提升。本研究通過凝膠體系與電致變色活性分子的協(xié)同設(shè)計(jì)，成功開發(fā)出一種兼具高安全性、高穩(wěn)定性與快速響應(yīng)特性的電致變色器件，為智能窗、防眩目后視鏡及軍事偽裝等應(yīng)用領(lǐng)域提供了新的技術(shù)路徑。

  該成果以"In Situ Room-Temperature Spontaneous Gelation Coupled with Asymmetric Viologen for High-Performance Electrochromic Devices"為題發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials, 2026, e72748）上。文章第一作者為湖南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院張俊博士，通訊作者為張世國(guó)教授。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

圖2 共引發(fā)體系引發(fā)DOL聚合

圖3 本工作構(gòu)建的紫精體系電致變色器件相關(guān)性能數(shù)據(jù)

  原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.72748

湖南大學(xué)張世國(guó)教授課題組招生26年博士生1-2名

離子液體功能材料方向

  張世國(guó)，湖南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師、國(guó)家“青年千人”。主要從事離子液體功能材料設(shè)計(jì)及其在電致變色、能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域的應(yīng)用研究。至今在Chem. Rev., Prog. Mater. Sci., Adv. Mater., Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Matter, Energy Environ. Sci.等國(guó)際期刊上發(fā)表論文190多篇。承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃政府間重點(diǎn)專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金委國(guó)際（地區(qū)）合作與交流項(xiàng)目、湖南省重大科技攻關(guān)“揭榜掛帥”項(xiàng)目、湖南省杰出青年基金等國(guó)家和部省級(jí)項(xiàng)目。

  課題組網(wǎng)站：https://www.x-mol.com/groups/Zhang_SG

  招收博士生要求：具有高分子材料、凝膠或離子液體功能材料研究背景，熱愛科研，勇于創(chuàng)新，有良好的專業(yè)素質(zhì)和團(tuán)隊(duì)合作精神。

  聯(lián)系方式：junzhang23@hnu.edu.cn; zhangsg@hnu.edu.cn