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可儲存電能的變色材料制成

2026年06月04日08:45 | 來源:科技日報222
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芬蘭圖爾庫大學科學家研制出一種既能儲存電能,又能像變色龍一樣變換顏色的新材料。未來,這項技術可用來打造能自動變色的智能窗以及儲能裝置。相關論文刊載於新一期《圖爾庫大學年鑒》。

新材料是基於卟啉的聚合物薄膜。卟啉是自然界中隨處可見的分子,葉綠素和血紅蛋白中都有它的身影。正是葉綠素裡的卟啉結構,讓植物得以通過光合作用從陽光中捕獲能量。這種天然分子能以可控方式傳遞電子、切換狀態。

團隊用兩種方式構建這種薄膜:一種是將卟啉與導電材料混合,制成復合結構﹔另一種則借助橋接分子,將卟啉直接連成聚合物膜。他們還考察了金屬的影響,在卟啉中心分別嵌入鎳、鋅,或不放置任何金屬。

微小的結構變化,帶來了性能上的鮮明差異。鎳基薄膜能在黑、橙、綠三色之間變色,而鋅基和無金屬薄膜則在兩種顏色狀態間切換。所有材料的變色響應都不到兩秒,視覺對比格外清晰,即便切斷電源,已變化的顏色依然能穩定駐留,仿佛擁有記憶。

測試結果還顯示,這些薄膜可在更安全、更環保的水系電解質中儲存能量。這是首次將卟啉基聚合物薄膜用作水系電致變色超級電容器的研究,三種材料均表現出良好的儲能本領,有望成為多功能能源方案裡有潛力的候選者。

新材料成本低廉、易於調控、適應性強,能集成到柔性可拉伸的基底上,未來可用於傳感器、柔性電子、智能服裝和太陽能解決方案中。它們還能應用於汽車和航空航天領域的防眩目后視鏡與天窗、廣告牌及眼鏡鏡片等領域,甚至還可充當化學傳感器的可視化探針。(記者劉霞)

(責編:郝孟佳、李昉)

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