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研究背景:
可穿戴柔性电致变色（EC）技术因其高度可控性、低能耗以及优异的机械适应性而备受关注，在可穿戴显示器、智能眼镜、自适应伪装和热管理等领域展现出广泛的应用前景。近年来，随着新型纳米材料与器件结构的不断发展，平面EC器件的机械柔性显著提升，使其能够适配动态曲面及生物集成系统。相比之下，EC纤维器件凭借良好的贴合性与舒适性，能够无缝嵌入织物中而不破坏其原有的透气性和力学性能，为可穿戴EC器件的研究带来了重要推动力。
柔性EC器件在可穿戴集成系统中的应用潜力不断扩展，正推动多功能可穿戴电子设备向更加智能化与个性化方向演进。然而，现有关于柔性EC材料、器件结构设计及其应用的综述尚难全面覆盖快速增长的研究需求，特别是在实现动态自适应性与下一代系统无缝集成方面仍显不足。因此，本综述聚焦近期柔性EC器件在可穿戴电子领域的最新进展，系统梳理了材料创新、器件结构设计、性能指标及应用实例等关键内容。同时，深入探讨了柔性EC器件在实际应用中面临的主要挑战与未来发展方向，旨在促进基础研究与智能可穿戴技术之间的高效衔接。
亮点 Highlights:
1.重点介绍了柔性电致变色技术、器件结构和其在可穿戴电子设备中的应用进展。
2.系统讨论了柔性电致变色器件的高光学调制和机械耐久性的平衡优化方案，以承受可穿戴应用时的器件动态变形，同时保持长期稳定性和能效。
3.展望了柔性电致变色器件在可穿戴交互式显示、全光谱自适应伪装和绿色能源集等可穿戴领域面临的挑战和未来前景。
文章解读
EC技术通过外加电压可逆调控材料的颜色和光学特性，具有低功耗、高对比度、广视角等优势，在智能窗户、可穿戴显示、电子纸、信息加密、防伪标识等领域具有广泛应用前景。自1961年，美国芝加哥大学的J. R. Platt首次提出EC的概念以来，经过几十年的发展，EC技术的性能已有显著提升。近年来，随着智能可穿戴领域快速发展，一系列具有高柔性、便携化、智能化、多功能化的产品开始涌现，加速了EC技术朝着柔性化、快速变色和多色彩方向发展（如图1）。新的纳米材料和器件结构被用来实现EC器件/电极的柔性，尽管取得了长足的进步，但是复杂的器件结构导致实现高柔性EC件面临着巨大的挑战，例如，广泛应用在刚性EC器件中的电极材料（如ITO）在用作柔性电极时出现明显的性能衰减问题；使用低维过渡金属纳米材料制备EC层虽然能够保留其优异的EC性能和大幅度提高EC器件的机械柔性性能，但是在EC器件应用中因其缺乏相互作用力而存在着容易剥离等缺点，其界面和结构稳定性仍需要进一步提高。易发生泄漏的液态电解质并不适用于柔性EC器件，尽管已经发表了许多有关固体或聚合物电解质的论文，人们仍在不断的尝试提高凝胶电解质材料的物理性能和使用寿命。
柔性平面EC器件结构也由初始的七层堆叠结构发展为更少层数的EC器件结构和横向结构（图2）。并且更适合可穿戴显示的反射型柔性EC器件也逐渐发展，在显示器和伪装等应用中具有巨大的发展潜力。
由于良好的贴合性与穿着舒适性，服装被视为理想的可穿戴设备载体。将更多电子功能集成至纤维表面或内部，已被证明是一种技术上可行的策略。这些功能化纤维能够无缝嵌入织物中，且不破坏其原有的柔软性与透气性，从而推动了EC纤维相关研究的不断发展。目前，这类本征EC纤维通常基于多种一维结构（如螺旋结构、横向结构和平行结构）构建，并通过编织或嵌入方式集成至织物中，以实现EC功能（图3）。尽管该技术在智能服装领域取得了快速进展，但仍面临诸多关键问题亟待解决。例如，随着EC纤维长度的增加，电子传输与离子扩散距离同步加长，导致颜色变化难以保持一致；纤维中的电解质和其他活性功能层缺乏有效封装保护，影响其长期稳定性与可靠性。因此，开发通用性强的制备方法，构建基于多种EC材料的纤维器件，实现稳定且丰富的颜色调控，仍是该领域亟需攻克的重要挑战。
此外，随着柔性EC器件在多功能集成和可穿戴领域中展现出日益增长的应用潜力，EC技术正逐步向“多功能-可穿戴”方向演进。例如，利用EC器件颜色可视化的优势，将其与传感器融合，可实现对机械、化学等外部信号的可视化检测（图4）。
近年来，智能EC眼镜作为一种新兴的可穿戴设备，展现出广阔的应用前景。通过集成EC材料，镜片颜色或透明度可根据外部环境变化或用户指令动态调节，具备调光、调色等多种视觉调控功能。例如，系统可提升环境对比度，扩展虚拟图像的色彩范围；同时，像素化EC器件还可作为显示单元集成于智能眼镜中（图5）。
随着人机交互和医疗健康监测领域对可穿戴电子产品与电子皮肤需求的不断增长，市场亟需兼具高安全性、高性能、良好兼容性与柔性特征的智能电源系统。在此背景下，集储能与EC于一体的EC能源器件因其可同时供能并通过颜色变化实现能量状态可视化，成为智能可穿戴储能领域的研究热点。鉴于EC器件与储能器件在多层结构设计和变色-储能机制上的高度相似性，通过合理的器件结构集成与材料优化，有望实现单一器件同时具备变色与储能双重功能（图6），进一步提升可穿戴设备的功能密度与用户交互体验。
文章指出，柔性可穿戴EC器件因其低功耗、可变色显示和适应人体动态形变的特性，正在成为智能纺织品、健康监测和人机界面等领域的重要发展方向。与传统刚性EC系统不同，柔性的可穿戴器件需要兼顾高光学调节性能和良好的机械性能，能够适应动态体动，同时保持长期的稳定性和高能效。EC技术的研究重点已经向多功能化、智能化方向转移，特别是在交互式人机界面显示、全光谱动态伪装和绿色能源技术等领域展现出巨大的应用潜力。然而，该领域的研究仍处于初步阶段，存在着诸多挑战：
（1）多功能EC器件虽发展迅速，但仍依赖多种材料组合，现有柔性材料在变色性能和稳定性方面存在不足。未来需发展新型杂化材料和可控纳米复合材料，以提升色彩表现和响应速度，增强其可穿戴性。
（2）传统凝胶电解质存在漏液和挥发问题，特别在设备变形时更为明显。开发全固态、高导电性和生物相容性的新型电解质是关键。
（3）目前常用的透明导电材料虽性能良好，但易老化或脱落。液态金属、自修复和可变形导电网络是提升电极耐久性和拉伸性能的潜在方案。
（4）为兼顾性能与穿戴舒适性，EC器件结构需优化。超薄设计、微孔结构和平细化纤维有助于提升柔韧性和透气性，适应智能服装需求。
（5）实现多功能集成需依赖材料和跨学科技术协同发展。结合显示、储能与传感的系统设计，以及低功耗、智能控制和AI驱动的调节机制，有望实现能量自供给和环境自适应的智能显示功能。
读后感:
本文深入探讨了柔性EC平面器件与EC纤维器件在可穿戴领域的应用优势，系统分析了其在可穿戴显示、智能眼镜、交互式颜色指示器、伪装系统及储能器件等方面的广泛应用前景。未来研究将聚焦于新型多功能材料、固态电解质、自适应电极结构与智能集成系统的开发，旨在提升器件性能、增强穿戴舒适性，并拓展应用场景的复杂性与多样性。然而，该领域仍面临诸如材料响应速度慢、稳定性不足以及器件结构设计复杂等关键挑战，限制了其实际应用与长期稳定运行。通过跨学科技术的融合，以及人工智能驱动的智能控制策略，有望推动柔性EC器件向更高水平的智能化、自供能和自适应方向发展。
作者简介:
范庆超，东华大学博士生。研究方向为宽光谱调控材料与器件、电子纤维器件。
王宏志，东华大学教授、上海电机学院副院长、国务院特殊津贴专家、教育部新世纪人才、上海市领军人才、上海市东方学者，中国材料研究学会纤维材料改性与复合技术分会副会长，中国感光学会电致变色专业委员会副主任，先进纤维材料国家重点实验室学科带头人。长期从事智能纤维与功能材料的研究及其交互功能的开发与技术成果转化工作，近五年主持国家重点研发项目、国家自然科学基金重点项目等科研项目40余项，获得国家教育成果二等奖、上海市科技进步一等奖、中国纺织工业联合会自然科学一等奖、广东省科学技术一等奖、宝钢优秀教师、桑麻学者等奖励。以通讯作者在材料领域顶级期刊Science、Science Advances、Nature Communications、Advanced Materials等发表SCI论文200余篇，授权中国发明专利50余项，所获成果受到《Nature》、《Science》、人民日报、新华社等40余家国际主流学术刊物与媒体的广泛报道。已与中国航天科技、中国电子科技、中国兵器工业、解放军军事科学院等单位紧密合作，开展多项无机光电功能材料的成果转化。
李克睿，东华大学研究员，国家高层次青年人才，上海市海外高层次人才。长期从事纳米光电功能材料方向的研究工作，近五年主持国家自然科学基金委优青（海外）、面上、青年项目等国家级项目，曾获2021年度中国稀土学会稀土科学技术二等奖、2023年度中国纺织联合会纺织高等教育教学成果奖二等奖、2024年纺织联合会自然科学一等奖，入选Journal of Materials Chemistry C杂志2023年度“新锐科学家（Emerging Investigator）”，以通讯/第一作者身份在Nature Communications、Advanced Materials等期刊发表论文50余篇。
基金支持:
本文受国家自然科学基金（52131303）、上海市科学技术委员会（23ZR1400400）和中央高校基本科研业务费（2232025G-02）的资助。
【文献链接】
Q. Fan, Z. Bai, B. Bao, C. Hou, Y. Li, Q. Zhang, K. Li, H. Wang. Flexible electrochromic devices for wearable electronics. Wearable Electronics 2, 171-214 (2025).
https://doi.org/10.1016/j.wees.2025.05.00
期刊介绍：
Wearable Electronics是一本全方位关注可穿戴电子领域发展的开放获取型学术期刊，期刊刊发文章涵盖可穿戴电子的基础研究和技术应用两个方面，内容涉猎广泛，刊发文章包括但不限于：与可穿戴电子相关的材料（基底材料、金属互联材料、活性层材料、封装材料等）、功能器件（传感与探测器件、通讯器件、存储器件、显示与发光器件、能量转换与存储器件、数据采集与集成电路等）以及与之相关的先进制造技术及理论研究（建模、仿真、制造、集成、封装以及与可穿戴电子产品相关的应用技术等），致力于应对可穿戴电子领域及其核心技术出现的各类全新挑战。
目前，期刊已被Ei Compendex，INSPEC，CAS（美国化学文摘），EBSCOhost等数据库收录。
主编和编委团队：
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