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不知擁有電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)主是否有這樣的痛苦：炎熱夏日，太陽(yáng)光（包括可見(jiàn)及近紅外光）透過(guò)全景天幕，“烤”驗(yàn)汽車(chē)，經(jīng)過(guò)烈日暴曬后的車(chē)內(nèi)，儼然成了一個(gè)移動(dòng)的“桑拿房”或“烤箱”，溫度超過(guò)60攝氏度，方向盤(pán)也會(huì)燙得無(wú)法握持。

同樣的痛苦也困擾著寫(xiě)字樓窗邊的辦公族：午后陽(yáng)光把熱量源源不斷地輸送進(jìn)來(lái)，工位溫度升高，空調(diào)“失靈”，室溫只能勉強(qiáng)維持在26、27度，室內(nèi)舒適感急劇下降，并且電腦屏幕得開(kāi)到最亮才能看清，工作效率與身心健康均受到影響。

在當(dāng)前全球能源轉(zhuǎn)型與科技飛速發(fā)展的浪潮中，這些現(xiàn)象引發(fā)了社會(huì)對(duì)具有光-熱管理功能的新型玻璃門(mén)窗的持續(xù)關(guān)注。智能電致變色調(diào)光玻璃具備高效光譜調(diào)控能力，能夠在透明與著色狀態(tài)間自主切換，有效阻隔可見(jiàn)光與近紅外熱量，已成為推動(dòng)綠色建筑與低碳交通系統(tǒng)建設(shè)的重要方向，然而開(kāi)發(fā)低成本、高穩(wěn)定、大尺寸的太陽(yáng)光全譜段電致變色玻璃依舊是整個(gè)領(lǐng)域的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

近期，東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院、先進(jìn)纖維材料全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王宏志教授、李克睿研究員團(tuán)隊(duì)提出了動(dòng)態(tài)聚集增強(qiáng)等離子體共振（DarpE）的電致變色新策略，構(gòu)筑了以納米團(tuán)簇作為獨(dú)特功能基元的懸浮分散結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)控多酸團(tuán)簇的懸浮–聚集行為，實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽(yáng)光全譜段的高效調(diào)制，開(kāi)發(fā)了含有團(tuán)簇的電致變色雜化凝膠，開(kāi)拓了光電凝膠體系的空間動(dòng)態(tài)行為研究，制備了低成本、長(zhǎng)壽命、大面積的一體式電致變色器件，克服傳統(tǒng)多層器件制備工藝復(fù)雜煩瑣的難題，電致變色器件的太陽(yáng)光譜調(diào)制幅度高達(dá)86.4%，在著色狀態(tài)的平均透過(guò)率可低至1.4%（圖1）。相關(guān)成果以“用于全太陽(yáng)光譜調(diào)控的可規(guī)?；惑w式電致變色玻璃”（Scalable all-in-one electrochromic glazing for full-spectrum solar radiation management）為題，發(fā)表于《自然·可持續(xù)》Nature Sustainability上。

圖1. 基于動(dòng)態(tài)聚集增強(qiáng)等離子體共振（DarpE）的太陽(yáng)光全譜段電致變色智能窗。

在施加電壓后，多酸團(tuán)簇會(huì)遷移到電極界面處，驅(qū)動(dòng)更多電子注入多酸團(tuán)簇，促使團(tuán)簇的多電子轉(zhuǎn)移，完成由絕緣態(tài)向半導(dǎo)體–金屬態(tài)的轉(zhuǎn)變。高還原態(tài)的團(tuán)簇在電致變色雜化凝膠中會(huì)自發(fā)聚集，發(fā)生空間分布的動(dòng)態(tài)重構(gòu)，團(tuán)簇聚集體之間的等離子體耦合增強(qiáng)近紅外吸收，使器件具備優(yōu)異太陽(yáng)光譜調(diào)控能力（圖2）。

圖2. 團(tuán)簇的多電子轉(zhuǎn)移及聚集行為協(xié)同增強(qiáng)近紅外光的等離子體共振吸收。

通過(guò)在凝膠中引入聚合物框架結(jié)構(gòu)，聚合物的極性基團(tuán)以及空間位阻效應(yīng)可以抑制大尺寸聚集體的形成，有效調(diào)控了團(tuán)簇懸浮–聚集行為，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定且可逆的動(dòng)態(tài)過(guò)程，確保了器件的優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性，在5萬(wàn)圈循環(huán)后依舊能夠保持90.3%的光學(xué)穩(wěn)定性。即使對(duì)于≥900cm2的大尺寸電致變色器件，依舊保持出色的光學(xué)調(diào)控與穩(wěn)定性（圖3）。

圖3. 極性聚合物框架實(shí)現(xiàn)的可逆聚集行為及高穩(wěn)定電致變色玻璃的大面積制備。

太陽(yáng)光的能量主要集中在可見(jiàn)光與近紅外波段。得益于DarpE器件卓越的寬光譜調(diào)控能力和穩(wěn)定性，它能夠阻隔太陽(yáng)輻射，實(shí)現(xiàn)高效的“隔熱”效果。作為理想的隔熱屏障，DarpE器件可廣泛應(yīng)用于建筑智能窗和汽車(chē)調(diào)光天幕等領(lǐng)域，不僅能阻擋刺眼的陽(yáng)光進(jìn)入室內(nèi)或車(chē)內(nèi)，還能有效降低內(nèi)部溫度，提升人體舒適感。同時(shí)，該器件也有助于減少空調(diào)等制冷設(shè)備的能耗，推動(dòng)建筑與汽車(chē)領(lǐng)域的節(jié)能減排，積極服務(wù)于國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略（圖4）。

圖4. 面向可持續(xù)建筑與車(chē)輛的大面積電致變色玻璃。

此外，該研究團(tuán)隊(duì)利用聚集增強(qiáng)近紅外調(diào)制的策略，開(kāi)發(fā)了基于雜芳香三吡啶分子（H-TriPy）的功能基元，通過(guò)電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下的界面聚集，誘導(dǎo)功能基元共軛堆疊，顯著增強(qiáng)了近紅外吸收，實(shí)現(xiàn)了可見(jiàn)光與近紅外雙波段調(diào)制，使器件在著色態(tài)達(dá)到了近零透光狀態(tài)（1.6%），在10萬(wàn)次循環(huán)后仍保持89.1%的性能穩(wěn)定性。相關(guān)論文以“基于雜芳香π堆疊工程的近紅外吸收的高穩(wěn)定近零透過(guò)電致變色智能窗”（Heteroaromatic π-stacking engineered near-infrared absorption for highly stable near-zero transmittance electrochromic window）為題，發(fā)表在《自然·通訊》Nature Communications（Nat. Commun. 2025, 16, 9964）上。

文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41893-026-01823-w