博文

Materials：吉林大学陈峥教授团队——特种工程塑料基电致变色聚合物的研究进展

已有 892 次阅读 2025-8-18 17:07 |个人分类:近期会议|系统分类:论文交流

作者介绍

通讯作者

陈峥教授

吉林大学化学学院教授、博士生导师。现任吉林大学特种工程塑料教育部工程研究中心副主任。本硕博就读于吉林大学化学学院；2008~2010年，美国德克萨斯大学奥斯汀校有机化学系联合培养博士 (国家留学基金委资助)；2017~2018年，美国北卡罗来纳大学教堂山校高分子系访问学者 (国家留学基金委资助)；2018~2019年，美国北卡罗来纳大学教堂山校高分子系博士后。2012年受聘于吉林大学化学学院，一直从事电致变色聚合物开发、特种工程塑料合成、高分子复合材料加工方向的研究工作。

第一作者

刘轶璇硕士研究生

吉林大学化学学院高分子物理与化学专业硕士研究生，主要研究高分子电致变色材料。

文章导读

电致变色技术因其低驱动电压和可逆光学调制能力，在智能窗、柔性显示、智能手机、电动汽车天幕等领域展现出巨大应用潜力，并催生出了自适应伪装大规模电致变色屏幕、电致变色电子皮肤等新型应用。其中，基于特种工程塑料的电致变色聚合物 (SPECPs) 因其常态无色透明和电压驱动显色的特性，成为当前电致变色领域的重要研究方向之一。吉林大学陈峥教授及其团队在 Materials 期刊发表的文章 (Research Progress in Special Engineering Plastic based Electrochromic Polymers)，全面地介绍了特种工程塑料基团的电致变色聚合物的发展历程、材料分类、以及此类材料的优异特性；同时通过对该方向所有代表性的研究工作进行整理分类、对比分析，令读者能够快速地获取到该方向各种经典材料的优缺点及彼此间的性能差异；此外，作者梳理并总结了此类材料在结构设计方面的内在规律和有效策略，分析了现阶段该方向上存在的发展问题，提出了可行的解决策略，同时对此类材料的未来发展趋势进行了预测和展望。

研究过程与结果

基于材料的结构特征，作者将同时具有电致变色功能结构单元和特种工程塑料的特征结构单元的聚合物称为“特种工程塑料基电致变色聚合物”(SPECPs)。并进一步将其分为聚酰胺酰亚胺型电致变色聚合物 (PAI-ECPs)、聚酰亚胺型电致变色聚合物 (PI-ECPs)、聚酰胺型电致变色聚合物 (PA-ECPs)、聚芳酮型电致变色聚合物 (PEK-ECPs) 和聚芳砜型电致变色聚合物 (PES-ECPs)。由于特种工程塑料特征结构单元的存在，SPECPs与其它非共轭型电致变色聚合物相比，拥有优异的机械性能和耐高温性、耐辐照性、耐候等特点，因此，这类材料被认为是一类可以在极端环境下具有广泛应用前景的电致变色聚合物。除此之外，基于SPECPs的变色薄膜在颜色变化上也具有突出的电致变色特点。基于它们制备的电致变色薄膜在没有施加外界电压的情况 (0 V) 下通常表现出无色或微黄色 (光透过率高)，而在施加电压后又可以变成黄、棕、绿、蓝、紫、黑等有色状态，光透射率也随之大幅下降，能够满足更多实际应用场景的对颜色的变化需求。

特种工程塑料基电致变色聚合物的分类示意图

在特种工程塑料的主链或侧链上引入具有电活性的变色基团，赋予它们电致变色性能是SPECPs常见的构筑方法。本文对上述每一类型的特种工程塑料基电致变色聚合物 (PAI-ECPs、PI-ECPs、PA-ECPs、PAK-ECPs和PAS-ECPs) 中的典型代表材料都进行了详细的介绍，通过大量研究工作的对比分析，总结归纳了SPECPs通过结构设计实现不同颜色变化的规律，这对于进一步设计合成更高性能的SPECPs材料、开发更有效的聚合物设计策略具有重要的参考和研究价值。

此外，文章还介绍了SPECPs作为多功能材料在其他领域的研究与应用。例如，SPECPs在记忆存储器、超级电容器的集合进一步拓展了它们的应用范围；而电控荧光功能的引入弥补了SPECPs在应用中对光源的依赖性；红外隐身是一个仍然需要进一步开发的功能。

最后，文章提出了现阶段SPECPs方向亟待解决的关键问题，并基于文献调研和自身丰富的研究经验提出具有一定参考价值的解决方案和研究思路。

研究总结

本文对特种工程塑料基电致变色聚合物材料进行了全面的介绍和总结。SPECPs由于具有优异的电致变色性能、出色的机械性能和突出的耐候性，在透射显示、可穿戴电子产品和电子皮肤、电子纸、可视化能量存储、柔性织物、传感器、信息加密等方面具有广泛的应用前景。同时，本文也对SPECPs的多功能应用进行了介绍和讨论。作者们认为现阶段亟待进一步解决此类材料的器件制备技术，才能够再次推动SPECPs方向的快速发展，加快其迈向市场化应用的脚步。尽管现阶段SPECPs的研究方向中仍存在一些阻碍其发展的关键问题，但是，在研究者们的不断努力下作者们相信这些问题必将得完美的解决。

原文出自 Materials 期刊：https://www.mdpi.com/2611892

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/materials

相关特刊推荐

Advanced Multifunctional Polymer Materials for Aerospace, Biomedicine and Electronics

用于航空航天、生物医学和电子领域的先进多功能聚合材料

Edited by Minsoo Kim and Ahn Heseong

Submission Deadline: 20 October 2025

https://www.mdpi.com/si/215221

Materials 期刊介绍

主编：Maryam Tabrizian, McGill University, Canada

期刊发表涵盖材料科学与工程研究相关各个领域的最新研究成果，包括但不限于高分子、纳米材料、能源材料、复合材料、碳材料、多孔材料、生物材料、建筑材料、陶瓷、金属等、以及材料物理化学、催化、腐蚀、光电应用、结构分析和表征、建模等研究领域在内的学术文章。

2024 Impact Factor：3.2 (JCR Q2*)