含四唑与1,3,4-噁二唑的聚二噻吩吡咯衍生物：面向多色电致变色器件的智能有机涂层研究

本研究针对电致变色材料在节能显示和智能窗等领域的需求，通过将四唑(TET)和1,3,4-噁二唑(ON/OP)单元引入聚二噻吩吡咯(PSNS)骨架，开发出具有多色电致变色特性的聚合物薄膜P(TET)、P(ON)和P(OP)。其中P(TET)薄膜在-0.8 V至1.4 V电压下呈现浅卡其色至海蓝色的可逆变色，ΔT达68.4%，双器件P(OP)/PPro-Bz2的着色效率高达702.0 cm2 C?1。该成果为车辆显示等应用提供了新型高效电致变色解决方案。

　　

在智能显示和节能建筑领域，电致变色材料(ECMs)能通过电压调控实现颜色可逆变化，被誉为"动态调光玻璃的智能开关"。然而现有材料普遍存在色彩单一、效率低下等问题——例如传统聚噻吩类材料ΔT（透光率变化）不足40%，而三苯胺衍生物仅能实现单色切换。更棘手的是，多数器件需要持续供电维持显色状态，严重制约其在车载显示等场景的应用。

针对这些瓶颈，中国台湾地区的研究团队创新性地将含氮杂环——四唑(TET)和1,3,4-噁二唑(ON/OP)作为侧链引入聚二噻吩吡咯(PSNS)骨架，通过电化学沉积法制备出三种新型聚合物薄膜。相关成果发表于《Progress in Organic Coatings》期刊。研究团队采用循环伏安法(CV)监测聚合过程，利用紫外-可见光谱(UV-Vis)量化光学性能，并组装双器件测试实际应用参数。

关键实验方法
通过恒电位(0.9 V)或动态电位扫描在ITO玻璃上电沉积聚合物薄膜；采用0.1 M LiClO₄/乙腈(ACN)电解液体系；以二茂铁/二茂铁离子(Fc/Fc⁺)为内标测定氧化起始电位(E_onset)；使用离子液体[EPI][TFSI]作为双器件电解质；通过计时电流法测定开关时间和循环稳定性。

研究结果
Polymerization on ITO electrodes
CV曲线显示TET、ON、OP的E_onset分别为0.73 V、0.59 V和0.65 V，证实含氰基的ON具有最强电子 withdrawing效应。连续扫描中电流密度增长证实了聚合物膜的持续生长。

Electrochromic performance
P(TET)展现出电压依赖的四色切换：-0.8 V（浅卡其）→0.4 V（橄榄绿）→1.2 V（芥末黄）→1.4 V（海蓝），其999 nm处ΔT达68.4%。双器件P(OP)/PPro-Bz₂在627 nm实现51.7% ΔT和702.0 cm² C^?1的超高着色效率，远超文献报道的pDBt/pEDOT器件(16.53% ΔT)。

Optical memory effect
所有器件在开路状态下能保持显色/褪色状态超过6小时，突破传统ECMs需持续供电的局限。P(ON)薄膜经1000次循环后仍保留91.2%初始ΔT，展现优异稳定性。

结论与意义
该研究通过分子设计证实：1）四唑/噁二唑单元的引入显著拓宽PSNS的色域并提升ΔT；2）P(OP)/PPro-Bz₂双器件702.0 cm² C^?1的着色效率创下同类材料新高；3）独特的开路记忆特性使器件在零功耗下维持显色，为车载HUD(抬头显示)等应用提供可能。这项工作不仅丰富了共轭聚合物电致变色理论，更为发展下一代节能智能窗技术奠定材料基础。