智能玻璃可以通過(guò)電快速改變其顏色。Ludwig-Maximilians-Universität(LMU)的化學(xué)家在慕尼黑開(kāi)發(fā)的一種新材料現(xiàn)已為這種變化創(chuàng)造了速度記錄。想象您晚上在高速公路上。下雨了，你身后的汽車明亮的大燈使人眼花blind亂。在這種情況下使用自動(dòng)變暗的后視鏡有多方便。從技術(shù)上講，這種有用的附加材料是基于電致變色材料的。當(dāng)施加電壓時(shí)，它們的光吸收和顏色改變。后視鏡由光傳感器控制，因此可以濾除強(qiáng)烈刺眼的光線。

最近，專家發(fā)現(xiàn)，除了已建立的無(wú)機(jī)電致變色材料之外，新一代的高度有序的晶格結(jié)構(gòu)也可以配備這種功能：所謂的共價(jià)有機(jī)骨架，簡(jiǎn)稱COF。它們由合成生產(chǎn)的有機(jī)結(jié)構(gòu)單元組成，這些單元以適當(dāng)?shù)慕M合形成晶體和納米孔網(wǎng)絡(luò)。在此，顏色變化可以通過(guò)施加的電壓觸發(fā)，該電壓引起材料的氧化或還原。

由Thomas Bein(物理化學(xué)，慕尼黑LMU)領(lǐng)導(dǎo)的LMU團(tuán)隊(duì)現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出COF結(jié)構(gòu)，其開(kāi)關(guān)速度和著色效率比無(wú)機(jī)化合物高出許多倍。COF具有吸引力，因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)修改其分子構(gòu)件在廣泛的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)其材料性能。慕尼黑LMU和劍橋大學(xué)的科學(xué)家利用這些優(yōu)勢(shì)設(shè)計(jì)了理想的COF。

第一作者兼博士Derya Bessinger說(shuō)：“我們利用了COF的模塊化構(gòu)造原理，并為我們的目的設(shè)計(jì)了特定的硫代異靛藍(lán)分子。” 托馬斯·貝恩(Thomas Bein)小組的學(xué)生。結(jié)合到COF中，新組件展示了它可以多么強(qiáng)大地改善COF的性能。貝辛格說(shuō)：“例如，使用這種新材料，我們不僅可以吸收較短波長(zhǎng)的紫外光或可見(jiàn)光譜的一小部分，而且還可以在近紅外光譜范圍內(nèi)獲得很好的光活性。”

同時(shí)，新的COF結(jié)構(gòu)對(duì)電化學(xué)氧化更為敏感。這意味著即使施加很低的電壓也足以觸發(fā)COF的顏色變化，這也是完全可逆的。此外，這種情況的發(fā)生速度非常快：通過(guò)氧化完成完全獨(dú)特的顏色變化的響應(yīng)時(shí)間約為0.38秒，而還原到初始狀態(tài)僅需約0.2秒。這使電子轉(zhuǎn)換團(tuán)隊(duì)的電致變色有機(jī)框架躋身世界上最快，最高效的行列。

造成高速的原因尤其有兩點(diǎn)：COF的導(dǎo)電框架結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)晶格中的快速電子傳輸。并且由于優(yōu)化的孔徑，周圍的電解質(zhì)溶液可以迅速到達(dá)每個(gè)角落。這是必不可少的，因?yàn)樵谘趸腃OF結(jié)構(gòu)中生成的正電荷必須迅速由負(fù)電解質(zhì)離子進(jìn)行電荷補(bǔ)償。最后但并非最不重要的是，慕尼黑科學(xué)家的產(chǎn)品具有很高的穩(wěn)定性。長(zhǎng)期測(cè)試表明，即使經(jīng)過(guò)200次氧化還原循環(huán)，該材料仍能夠保持其性能。

基于這些基本發(fā)現(xiàn)，該出版物推動(dòng)了新型高性能電致變色涂料的開(kāi)發(fā)。當(dāng)前對(duì)于這種“智能玻璃”的應(yīng)用顯示出明顯的需求，例如可用于整個(gè)建筑立面的可切換的太陽(yáng)能保護(hù)和隱私保護(hù)窗。