建筑窗户是太阳辐射进入室内以及室内外热量交换的重要通道，直接影响建筑制冷、采暖与照明能耗。随着大面积玻璃幕墙在现代建筑中的广泛应用，发展能够按需调控太阳辐射的智能窗材料，已成为低碳建筑领域的重要方向。在众多智能窗技术中，电致变色智能窗因其可通过外加电压实现可逆光谱调控而受到广泛关注。然而，现有电致变色材料仍难以实现可见光与近红外光的独立调控：增强近红外阻隔往往伴随可见光透过率下降，导致室内变暗和额外照明能耗增加；与此同时，部分聚合物体系还存在可见光与近红外响应不同步甚至反向变化的问题，即中性态可见光吸收较强，而氧化态才出现明显近红外吸收。如何在保持室内明亮采光的同时实现有效近红外热阻隔，是电致变色智能窗走向节能建筑应用的关键挑战。
针对上述挑战，色情文学
孟鸿团队提出了一种“光谱解耦”分子设计策略，并设计合成了醌式供受体聚合物P(EDOT–TQ–EDOT–ProDOT)。该聚合物以强吸电子TQ单元为受体，引入富电子EDOT桥连单元以提高主链平面性、增强电荷离域并稳定氧化过程中形成的极化子态。该策略通过稳定氧化态极化子并将其主要光学跃迁限制在近红外区域，实现强近红外调控与低可见光扰动的协同。理论计算与实验结果表明，EDOT桥连的醌式供受体骨架是实现“明亮而凉爽”（bright-and-cool）智能窗工作模式的关键。
▲图1.醌式供受体聚合物的分子设计、理论计算与电子结构分析
光谱电化学测试表明，相比对照聚合物P(TQ–ProDOT)，P(EDOT–TQ–EDOT–ProDOT)在氧化过程中表现出显著增强的近红外调控能力。聚合物薄膜在1252 nm处的近红外透过率变化达到78.7%，而可见光区变化保持在10%以下，实现了强近红外响应与低可见光扰动的统一。
进一步地，研究团队构筑了以普鲁士蓝（PB）为对电极的固态电致变色器件。该器件在0.6 V低电压下实现56.7%的近红外透过率调制，同时可见光透过率变化低于5%，表现出“视觉静默”的近红外选择性调控特征。此外，器件还具有较高显色指数（Ra > 85）、快速响应（<4 s）、高着色效率（1319 cm2C-1）以及10000次循环稳定性。
▲图2.近红外选择性电致变色器件结构与性能
为验证智能窗应用潜力，研究团队开展了红外热管理实验和基于广州气候数据的建筑能耗模拟。结果表明，该器件可有效降低室内热积累，并在保持可见光透过的同时降低制冷负荷。能耗模拟显示，与标准双层玻璃窗相比，该智能窗可降低年制冷能耗9.32 kWh m-2；在综合考虑照明能耗后，仍可实现3.41 kWh m-2的年净节能，显示出面向低碳建筑围护结构的应用潜力。
总体而言，该工作通过醌式供受体聚合物的分子设计，证明了有机电致变色材料可以兼顾强近红外屏蔽与高可见光保持，为开发兼具节能性能和室内光环境友好性的下一代电致变色智能窗提供了新的材料设计策略。相关成果以“Bright-and-Cool Smart Windows: Visually Silent and Near-Infrared Modulation via Quinoid Donor–Acceptor Polymers”为题发表于Advanced Energy Materials。
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孟鸿教授、贺耀武博士为论文共同通讯作者，硕士研究生孙思勤为论文第一作者。该研究获得深圳市科技计划、国家自然科学基金、广东省柔性光电材料与器件重点实验室、广东省多维光电材料工程技术研究中心、深圳市有机光电磁功能材料重点实验室以及广东省国际科技合作项目的支持。
论文链接：//doi.org/10.1002/aenm.71060
