自動調光後視鏡是豪華車的基本配置之一，晚上在高速公路上行駛時，後車明亮的大燈很刺眼，在這種情況下，基於電致變色材料的後視鏡在施加電壓時，它們的吸光能力和顏色會發生變化，在光線傳感器的控制下，後視鏡可以因此過濾掉強烈的炫目光線。最近，專家們發現，除了已有的無機電致變色材料外，新一代的高度有序的晶格結構也可以具備這種功能：所謂的共價有機框架，簡稱COF。
這種智能玻璃可以通過電力快速改變顏色，LMU-化學家開發的一種新材料已經創造了這種變化的速度紀錄。它們由人工合成的有機構件組成，在適當的組合下，形成結晶和納米孔網絡。在這里，顏色的變化可以通過施加的電壓來觸發，從而導致材料的氧化或還原。
由托馬斯-貝因（慕尼黑大學物理化學系）領導的LMU團隊目前已經開發出COF結構，其開關速度和着色效率比無機化合物高出許多倍。COFs之所以具有吸引力，是因為其材料特性可以通過修改其分子構件在很大范圍內進行調整。慕尼黑大學和劍橋大學的科學家們利用這一點，設計出了非常適合他們用途的COFs。
“我們利用了COFs的模塊化構造原理，用特定的噻吩異靛分子設計了理想的構件，”第一作者、Thomas Bein小組的博士生Derya Bessinger說。在COF中加入新的成分，證明了它能有力地改善COF的性能。”例如，有了新材料，我們不僅可以吸收波長較短的紫外光或可見光譜的一小部分，而且還可以實現遠至近紅外光譜區的光活性，”Bessinger說。
同時，新的COF結構對電化學氧化更為敏感。這意味着，即使是較低的外加電壓也足以引發COFs的顏色變化，而且這種變化是完全可逆的。此外，這種情況發生的速度非常快：通過氧化完全而明顯的顏色變化的反應時間約為0.38秒，而還原到初始狀態只需要約0.2秒。這使得e-conversion團隊的電致變色有機框架成為世界上速度最快、效率最高的框架之一。
兩點原理是帶來如此高速度的原因：COFs的導電框架結構使電子在晶格中快速傳輸。由於孔徑的優化，周圍的電解質溶液可以快速到達每個角落。這一點非常重要，因為在氧化COF結構中產生的正電荷必須迅速被負電解質離子進行電荷補償。最後但並非最不重要的是，作為電子轉換卓越集群的一部分，這群來自慕尼黑的科學家的產品具有非常高的穩定性。長期測試表明，即使經過200次氧化還原循環，該材料仍能保持其性能。
有了這些基本發現，未來有望推進一類新的高性能電致變色塗層的發展。目前的 “智能玻璃”，如用於整個建築外牆的可開關式防曬窗和隱私保護窗的應用表明了這一需求是顯而易見的。
來源：cnBeta
