在电致变色装置中，电解液是必不可少的，因为它承载了电致变色反应所需的离子，并平衡了影响开关性能的剩余电荷。普通电解质通常由溶于水溶液或有机溶剂中的碱金属盐（Li+、Na+和K+）组成，但它们在实用性和安全性方面存在一些问题。同时，高沸点有机溶剂（如碳酸丙烯、碳酸乙二酯、γ-丁内酯）基电解质易燃、氧敏感，在环境条件下也会逐渐蒸发，严重限制了其实用性。

　　日前，新加坡南洋理工大学Pooi See Lee教授考虑到聚（离子液体）或PILs的低氧溶解度，利用原位聚合离子凝胶制备了两种原位聚合离子凝胶（PIL A和PIL B），可在一分钟内快速光固化。这种离子凝胶具有高度的透明性、可拉伸性和优良的物理化学稳定性，包括耐热性、电化学稳定性和空气稳定性，使其能够在各种条件下工作。利用这些特性，研究者组装了两种高性能的电致变色器件（ECDs），由铁中心的配位聚合物（FeCP）和氧化钨（P-WO 3）组成，实现了高对比度（45.2和56.4%），快速响应时间（1.5/1.9 s和1.7/6.4 s）和优异的循环耐久性（90%保持超过3000次循环）。由于离子凝胶的热稳定性，ECDs也可以在较宽的温度范围内工作（-20到100 oC）。相关工作以“Rapidly Photocurable Solid-State Poly(ionic liquids) Ionogels For Thermally Robust and Flexible Electrochromic Devices”发表在《 Advanced Materials》。

　　PIL A和PIL B前体溶液的组成描述在图1中。合理选择前体溶液中的每一组分，使其可混溶，并可通过简单的混合过程容易制备。这些制剂首先是根据EMIMTFSI（流动相）的负载分数来优化。通常，离子电导率随着EMIMTFSI的负载而增加，并在超过60 wt %时趋于平稳。因此，该研究选择了60 wt % EMIMTFSI，以保持最小的流动相，以保持制备的固体膜的完整性。如图1所示，在395 nm光照下，C=C伸缩振动（约1650 cm -1）和C=C扭转振动（约1000-900 cm -1）减小。此外，PEGDA的丙烯酸酯基C=O的特征拉伸带也从1720 cm -1移至1731 cm -1，这与聚合过程中α、β-不饱和酯基向饱和酯基的变化一致。在这两种电离凝胶中，不饱和键在光暴露50 s内完全耗尽，表明交联电离凝胶的制备速度很快。

　　由于离子凝胶中每个组分的高度混溶性，固化后的PIL A和PIL B是高度透明的（图2a-b），特别是，在整个可见光谱和部分近红外区的透光率能够达到98%。该透光率值优于传统的硼硅酸盐玻璃。通过热重分析评估了离子凝胶及其组分的耐热性（图2c）。PIL A的TGA显示其在357 oC处稳定，减重小于3%。另一方面，PIL B在203 oC和357 oC两个阶段表现出重量的损失，这可以分别归因于PC增塑剂的蒸发和聚合物骨架的降解。高热稳定性的根据结果得出，这两种离子凝胶即使在极热的环境中也具有功能。为了进一步探索聚合物动力学，研究者进行了差示扫描量热法（DSC）分析，以揭示离子凝胶的玻璃化转变温度（Tg）和熔化温度（Tm）（图2d）。从DSC不难发现, PIL A和PIL B分别在-67.8和-74.7 oC处显示了低于零的Tg。相对于PIL A, PIL B的Tg略有降低是由于PC的增塑剂作用，使聚合物具有较高的链迁移率。在PIL A和PIL B中只观察到一个Tg的事实表明，离子凝胶是高度均匀的，没有一点相分离。如图2e所示，在0.01 mA cm- 2的任意截止值下，EMIMTFSI、PIL A和PIL B的稳定电位窗口分别为约± 2.5 V、± 2.4 V和± 2.2 V。图2f显示了离子凝胶的离子电导率随温度从-20到100 oC的变化。在该固态聚（离子液体）中，电导率随温度的增加可以归因于材料的移动相和固定相的粘度变化。

　　在本研究中，三明治ECDs是通过自润湿工艺和原位光聚合技术相结合的方式制作的（图3a）。利用这一特性，如图3a所示，通过将电解质夹在衬底之间可以很容易地制备ECD。当另一个电极放置在上面时，前体油墨很容易散开，形成一个均匀的中间层。随后实施用于固化和黏附的光聚合过程。通过采用这种润湿行为，电解质的厚度可以容易地由沉积的前体油墨的体积控制，从而避免了间隔的使用。为了评估电离凝胶在ECDs中的性能，将PIL A和PIL B分别构建在器件中，并通过光谱电化学分析做评估。如图3b所示，使用PIL A组装到基于FeCP和TiO 2 NP电极的ECD中。

　　电解质为材料表面的电荷平衡提供抵消离子，类似于假电容材料在+0.5到+2.5 V的循环电势范围内，FeCP器件表现出明显的氧化还原偶联，已知这分别来自于Fe 2+的氧化和Fe 3+金属中心的还原（图4a）。从光谱电化学测量（图4b-c）中，在572 nm处，通过T b = 1.5 s和T c = 1.9 s的快速切换响应，能够得到高达45.2%的光学对比度。FeCP器件的电致变色耐力也通过透光率随切换周期的变化来评估。研究者发现，在3000个时安培开关周期后，器件能够保留其初始T的约94.6%（图4d）。在-2.0 V和+ 2.0 V之间的循环电势范围内（图4e），P-WO 3器件显示了定义明确的氧化还原偶联，该偶联通常被接受为通过伴随的Li离子插入电子将W 6+还原为W 5+。P-WO 3器件的光谱电化学测量（图4f-g）表明，在开关响应t c= 1.7 s和t b= 6.4 s的情况下，它可以在660 nm处获得56.4%的高T。

　　为了证明超薄玻璃与离子凝胶的相容性，演技组合制作了如图5a-b所示的弧形护眼器，该护眼器表现出与刚性P-WO 3器件基本相似的光谱电化学性能。对于这种曲线护眼器，研究者设想它能安装在商业飞行员遮阳板，在平流层飞行时保护眼睛免受强烈的阳光。除了曲面护眼器，研究者还通过对超薄ITO玻璃进行图案加工，制作了一个柔性数字显示器（图5c），实现了多个数字图案（例如，0、3、5和9）。这进一步展示了该离子凝胶在电致变色领域的多功能性。

　　小结：研究者已经展示了一种弯曲的电致变色护眼器，以及使用制备的离子凝胶的反射和透射显示设备，它允许在变形状态或极端温度下发生颜色转换。由于离子凝胶具有优越的固化速度，研究者设想它们能很容易地与目前最先进的涂层技术相结合，以便为有机和无机ECD制备电解质膜。结合机械稳定性、柔韧性和热鲁棒性，这些离子凝胶可以在其他先进的电化学领域得到普遍应用，包括储能器件、发光电化学电池、致动器、生物传感器、场效应晶体管等。

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