马冬玲教授：基于银/金核/壳纳米线的柔性电致变色智能窗

【研究背景】

18世纪以来，经济飞速发展，能源消耗持续增长，能源危机已成为当今社会最大的问题之一。以智能方式管理建筑物的能耗已成为解决能源问题的一种方法。因为建筑物消耗了全球30％-40％的一次能源。智能窗可根据建筑和住户需求在透明与着色之间切换，动态地调整来自太阳的光和热，为建筑物节能。此外，根据个人喜好，智能窗可以控制太阳光向建筑物的传输，调节室内和室外之间的可见性，从而实现私密性。

【工作介绍】

传统的柔性电致变色装置主要是基于ITO-PET柔性透明电极，然后ITO是刚性薄膜，在低应变下，极易开裂导致其导电性能急剧降低，从而影响整个器件的性能。此外，液态电解液的使用将缩短器件的寿命。近日，加拿大国立科学研究院马冬玲教授课题组等人设计出了一种基于银/金核/壳纳米线透明电极的柔性全固态电致变色智能窗。该文章发表在国际顶级期刊Adv. Funct. Mater.上，黄胜云博士为本文第一作者。

柔性电致变色智能窗的结构图

【内容表述】

为了实现稳定的高性能柔性电致变色智能窗，透明电极尤为关键。其不仅需要满足较高的抗氧化需求，同时需要较好的柔韧性。为此，研究者首先利用金属外延生长的方法制备了超稳定的银/金核/壳纳米线。之后，利用真空抽滤和热处理工艺，制备了银/金核/壳纳米线透明网络薄膜。最后将银/金核/壳纳米线透明网络薄膜与聚二甲基硅氧烷（PDMS）相结合，获得了柔性抗氧化的银/金核/壳纳米线透明电极。

图1 银纳米线与银/金核/壳纳米线

研究者利用可见-近红外光谱仪和四探针法发现该银/金核/壳纳米线透明电极具有良好的透光率（78%-91%）、高的导电性（15-85 Ω/sq）和较低的雾度因子。通过将该电极置于高温高湿的环境（85℃/85% RH）下5天，发现银/金核/壳纳米线透明电极具有优异的抗氧化性能。此外，该电极还具有极好的柔韧性，可弯曲5000次而不影响其光电性能。

图2 银/金核/壳纳米线透明电极的性能

最后研究者将该银/金核/壳纳米线透明电极应用在有机电致变色器件上。为了克服液态电解液泄漏的难题，研究者选用了LiBF₄/propylene carbonate/poly(methyl methacrylate) 作胶状电解液。该电致变色器件在可见光和近红外区具有相反的透光调制性能。此外，该器件还具有出色的柔韧性（可弯曲1000次）和快速的切换时间(5.9S)。

图3 柔性电致变色智能窗的光学性能

鉴于其优异的电致变色性能及稳定性，该器件在下一代智能窗中具有广阔的应用前景，且将对我们的未来生活产生重大影响。

Huang, S.; Liu, Y.; Jafari, M.; Siaj, M.; Wang, H., Xiao, S.; Ma, D. Highly Stable Ag-Au Core-Shell Nanowire Network for ITO-Free Flexible Organic Electrochromic Device. Advanced Functional Material 2020, DOI:10.1002/adfm.202010022

作者简介：

马冬玲教授：为加拿大首席科学家，加拿大国立科学研究院终身教授。领导团队从事纳米材料的合成，性能及其在能源,环境,光催化和生物医学方面应用的研究，在国际著名期刊J. Am. Chem. Soc., ACS Nano, Nat. Community., Energy Environ. Sci.,Chem. Soc. Rev., Adv. Mater., Adv. Funct. Mater.等发表学术论文150余篇。马冬玲教授是ACS Energy Lett., ACS Appl.Nano Mater., Sci. Rep.等杂志的（顾问）编委.

研究小组主页：

https://inrs.ca/en/research/professors/dongling-ma/

黄胜云：博士毕业于加拿大国立科学研究院，主要研究方向为金属纳米线透明电极的制备及其在新型智能窗中的应用。