新型电致变色聚合物和大尺寸智能窗的探索

Electrochromic window (ECW) can absorb thermal radiation from the external and reflect internal heat selectively, through the changing of light absorption, thus regulating the temperature of building and greatly reducing energy consumption. Also, ECW can beautify indoor environment and act as privacy glass, which has great contributions to our society and economy. However at present commercialization of large-areas ECW still faces a long way to go due to the limits of producing technics and costs. This project aims at investigating some of key technical and scientific problems from material synthesis to device assembly of large-area ECW. Considering the principle of industrialization, we will focus on organic polymers based materials, to design and develop donor-accepting conjugated polymers and water-soluble polythiophene derivatives, and then to develop color changeable electrodes using a process friendly spray coating method instead of electropolymerization method to assemble the ECW with a superior performance. In addition, we will build up a set of systemic theory model to study the microscopic and macroscopic working mechanism of large-area ECW deeply, provide theoretical guidance and basis for industrialization of smart window on architecture and transportation.

电致变色窗（electrochromic window, ECW)，通过对光吸收和透过的调节，可选择性地吸收和反射外界的热辐射和内部的热扩散，对建筑物进行基础性调温，大幅度减少能耗；同时又有美化室内环境、防窥等功能，具有很大的社会和经济价值。但目前大尺寸ECW受制备技术和成本的限制，距离商品化应用尚有较大距离。本项目着眼于材料合成和器件组装中的关键技术和科学问题，对适合于大尺寸ECW使用的变色材料及组装方法进行深入的探索和研究。本着面向产业化的原则，以有机高分子为主要材料，设计并合成新型给体-受体共轭聚合物和水溶性聚噻吩衍生物，利用适宜生产加工的涂覆法代替传统的电化学聚合法制备变色电极，研发出性能优越的大尺寸ECW，并逐步实现其在我国的推广应用。同时本项目还将构建出一套系统的理论模型，探讨大尺寸ECW的微观及宏观工作机理，为智能窗在我国的建筑和交通业上的产业化提供理论指导和科学依据。

电致变色窗（Electrochromic window, ECW）是指电致变色窗户可以对电化学信号响应产生光学信号的变化。通过材料的光学调制作用，可以有效减少建筑物的热辐射和内部的热扩散，对建筑物将进行基础性调温，减少能耗，因此具有很高的社会和经济价值。本提案旨在解决目前电致变色窗目前受限于材料合成和尺寸而无法大规模商业化的缺陷，对电极材料的设计合成以及器件组装的工艺优化进行探索。一般来说，可溶液操作电致变色聚合物，由于其合成简单，操作方便以及具有良好的电化学稳定性，用于组装大尺寸ECW具有很大的优势。因此，我们通过聚合物侧链功能化设计了一系列可溶液操作的电致变色聚合物，其均可通过溶液喷涂制备工作电极，且具有良好的电化学稳定和光学调制作用。另外，我们优化了对电极的制备工艺和器件组装工艺，成功研制出可快速均匀变色的有效面积为100cm2（10 cm×10 cm）的大尺寸器件。