文章标题：具有光子晶体结构的电致变色器件的研究进展
第一作者：俞朱敏（21级研究生）
通讯作者：赵凯博士、叶常青教授
作者：俞朱敏、李琳、赵凯、吴梦悦、叶常青
本文综述了近年来光子晶体结构增强电致变色器件性能的研究进展，探讨了将光子晶体引入到电致变色领域带来的器件结构设计和材料制备方法的改变，以及光子晶体对电致变色器件性能和色域扩展等方面带来的提升。 光子晶体是一种利用布拉格衍射产生的结构色来拓展电致变色器件色域的材料。 它能够在不改变自身电致变色器件分子结构的情况下，利用结构色来调整电致变色器件的颜色。 这种化学色和物理色相结合的调色方式为电致变色提供了新的途径。 光子晶体的多维结构具有周期性可调、多孔网络和比表面积大等优点。 这些形貌和尺寸的特点能够显著增加电致变色器件中离子反应的活性位点，加速离子在电解质中的迁移，并帮助离子的注入／脱出，从而提升器件的电致变色性能。 此外，光子晶体还能够利用其周期性结构产生的结构色，进一步扩展电致变色器件的色域。 具有大面积和柔性光子晶体结构的电致变色器件正朝着色域丰富、大面积、柔性化、多功能和智能化等方向发展。 尽管光子晶体在智能窗、显示、军用迷彩、智能可穿戴器件等多个领域的应用越来越广泛，但其制备和实际性能仍存在待解决的问题。
（1）具有光子晶体结构的电致变色材料虽然有更多的活性位点来缓解离子的注入／脱出，但为了实现满足商业需求的循环稳定性，需要考虑电解质对光子晶体结构的影响，在多次循环后光子晶体结构的坍塌会严重影响电致变色器件的实际应用。 因此，在长效循环稳定性强的光子晶体结构的电致变色材料的开发方面仍需努力。
（2）具有光子晶体结构的无机电致变色材料是一种典型的电响应式结构色材料。 通过调控电致变色材料的折射率和晶格常数，可以改变材料的结构。 然而，大多数无机电致变色材料折射率的动态变化相对较小，这导致在不同电压下结构色的颜色变化范围较为有限。 因此，制备具有大范围折射率变化的无机电致变色材料是实现全可见光谱区域的动态颜色变化的关键。
（3）具有多维光子晶体结构的电致变色材料的性能很大程度上依赖于模板的均匀性。 然而，在大面积光子晶体模板的制备过程中，其均匀性受到范德华力和表面润湿性等多种因素的影响。 这些因素可能导致光子晶体结构的缺陷增多，进一步使器件的电致变色性能下降。 因此，制备高质量、均匀的光子晶体模板，是制备具有光子晶体结构的电致变色材料和器件的关键步骤。
上述挑战制约了光子晶体在电致变色领域的应用，但具有各类光子晶体结构的电致变色材料与器件不断涌现，今后可借鉴以上的思路来丰富其研究方向和范围。 光子晶体作为一种利用结构色来拓展电致变色器件色域的材料，具有很大的应用潜力。 光子晶体的多维结构和周期性网络能够增加电致变色材料的活性位点，并提高其各项性能。 相信在研究人员的不断努力下，有望进一步推进光子晶体在电致变色领域的应用和发展。 随着相关研究的不断发展，相信光子晶体在电致变色领域将会得到进一步的推广和应用。
具有光子晶体结构的电致变色器件的研究进展
俞朱敏、李琳、赵凯*、吴梦悦、叶常青*
材料导报, 2024, 38(21): 12-24.
发表时间：2014.11.10