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  由于較高的光利用率和在隱私保護等方面的優(yōu)勢，可控光散射型液晶/聚合物復合材料在智能窗和顯示等領域擁有巨大的應用潛力。其中雙穩(wěn)態(tài)材料具有節(jié)約能源的優(yōu)點，被廣泛研究。然而這些材料對入射可見光主要是傳播方向上的調(diào)控，不具備獨立可控光吸收或者變色的能力，這在一定程度上限制了相關器件的開發(fā)和應用。相比于只有透明態(tài)和光散射態(tài)切換單一功能的器件，兼具可控光吸收或者變色功能的光散射型器件無疑更具實用價值。

  近期，河北工業(yè)大學理學院孫玉寶教授團隊提出了一種基于聚合物穩(wěn)定離子摻雜膽甾相液晶和電致變色層的可變色光散射器件，器件結(jié)構(gòu)如圖1所示。在具有低驅(qū)動電壓、高雙穩(wěn)態(tài)對比度的霧透切換功能的同時，該器件兼具了電致變色功能，可實現(xiàn)透明、光散射、著色透明和著色光散射四種工作狀態(tài)，且每種狀態(tài)都不需要電壓的維持。器件的工作原理如圖2所示，基于液晶的介電響應、離子摻雜液晶的電流體動力學效應和電致變色材料的氧化還原反應，通過控制交變電場的頻率和直流電場的方向，可以分別調(diào)節(jié)聚合物穩(wěn)定液晶的光散射態(tài)和變色聚合物的著色態(tài)，進而使器件獲得所需狀態(tài)。團隊通過實驗驗證了聚合物穩(wěn)定離子摻雜膽甾相液晶和電致變色層相結(jié)合這一設計的可行性。為了使器件獲得更好的光散射態(tài)與循環(huán)穩(wěn)定性，利用光聚合引發(fā)相分離的方法在膽甾相液晶中引入了聚合物網(wǎng)絡，采用刮涂法制備了電致變色聚合物層，另外液晶中摻雜的離子鹽同時為電流體動力學效應和電致變色效應提供了離子（圖3、圖4）。實驗樣品的透射光譜、相應工作狀態(tài)以及聚合物穩(wěn)定膽甾相液晶的織構(gòu)分別如圖5、圖6所示。該工作還研究了手性摻雜、聚合物網(wǎng)絡、離子鹽引入、電致變色聚合物層厚度對器件電光性能的影響。測量結(jié)果表明，聚合物網(wǎng)絡的引入大大提高了膽甾相液晶的雙穩(wěn)態(tài)對比度，且經(jīng)過10000次的循環(huán)驅(qū)動后仍保持較好的光學性能（圖7）。電致變色聚合物層具有粗糙的表面結(jié)構(gòu)，隨著變色層厚度的增加，著色透明態(tài)的著色程度逐漸加深，樣品的透明態(tài)的總透光率也會降低（圖8、圖9）。當電致變色層厚度為0.39μm時，透明態(tài)的總透光率為71.58%，著色光散射態(tài)的總透光率為37.72%。該器件具有變色獨立控制、擴展性好等優(yōu)點，在智能窗和顯示等領域具有廣闊的應用前景，且對液晶和電致變色材料的融合研究具有重要價值。

圖 9 (a)透明態(tài)和光散射態(tài)的透射光譜，(b)著色透明態(tài)和著色光散射態(tài)的透射光譜，(c)四種工作狀態(tài)的總透光率，(d)三種不同電致變色層厚度樣品的四種工作狀態(tài)的霧度值。

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.2c17770