建筑能耗占全社会总能耗的约30%，其中门窗的能量损失占比高达30%-50%。在“双碳”目标背景下，发展能够动态调控太阳光进入的建筑智能窗，成为降低制冷与采暖负荷的关键路径。电致变色技术因其可在外加电场下可逆调控材料光学属性，在智能窗、低功耗显示及自适应后视镜等领域展现出巨大潜力。

然而，目前主流电致变色体系仍面临多重挑战：无机材料如三氧化钨（WO₃）虽稳定性好、工艺成熟，但其离子扩散慢、循环寿命不足、光谱调控范围有限；有机材料如聚咔唑虽结构可调、色彩丰富，但部分体系存在成膜性差、界面稳定性不足等问题。如何在电致变色器件中实现高透明漂白态、快速响应、超长循环与宽谱（可见-近红外）深色态的统一，是该领域亟待突破的瓶颈。

针对上述挑战，约炮 孟鸿研究团队设计了一种双极电致变色器件架构，将热固化WO₃薄膜与烷氧基功能化的聚咔唑衍生物（CTPAO1和CTPAO3）进行互补配对，分别构建了电致变色器件ECD1和ECD2，并系统研究了其在可见–近红外范围内的电致变色性能。

其中，ECD2在性能上表现尤为突出：在全谱范围（200-2350 nm）内综合光学对比度达77.4%，在730 nm处峰值调制率达87.5%。其着色时间为1.0 s，褪色时间仅0.7 s，展现出优异的开关动力学。在20000次电化学循环后，ECD2仍保持95%初始对比度，而ECD1仅保留85.7%，证明长烷氧链对稳定性的显著提升作用。

图1. 电致变色性能。（a）ECD2在不同电压下的颜色变化；（b–c）不同电压下的透射光谱；（d，g）开关动力学；（e–f）20000次循环稳定性。

为评估实际节能潜力，研究团队基于DeST软件对九个典型气候城市进行建筑能耗模拟。结果显示，相较于普通中空玻璃，ECD2智能窗在所有城市均实现节能，年总能耗节省13.1%-50.8%。在海口市，年节能量高达56.5 kW h/m²，夏季降温效果尤为显著。箱体模拟实验亦表明，ECD2可使室内温度降低5.0℃，验证了其出色的热管理能力。

图2. 建筑能耗模拟。（a）建筑阴影模拟；（b）性能对比；（c）箱体模拟实验；（d）太阳光透过谱；（e）九城市年能耗对比；（f）海口市月能耗对比；（g）冷却负荷节省比例。

相关成果以“High-Performance Electrochromic Smart Window for Energy-Saving Applications Based on WO₃ and Polycarbazole”为题，发表在Advanced Energy Materials。

约炮 孟鸿教授为论文通讯作者，硕士研究生刘雄为论文第一作者。该研究获得到中国国家自然科学基金、深圳市科技计划、广东省柔性光电子材料与器件重点实验室、广东省多维光电子材料工程技术研究中心、深圳市科技计划有机光电磁功能材料重点实验室的支持。

论文链接：//doi.org/10.1002/aenm.70756