近年来，电致变色调光技术在智能窗领域取得了显著发展。然而，如何有效降低其生产制造成本仍是提升电致变色智能窗市场占有率所面临的一项重大挑战。通常，电致变色智能窗基于硬质导电基底，安装前要根据所需形状进行定制。但严格的器件组装、密封工艺以及难以维修等问题，显著增加了智能窗生产制造成本。目前，鲜有研究关注于开发无需封装的器件结构和提升电解质的环境稳定性，以实现低成本、无封装电致变色调光膜在自然环境下组装、定制化加工以及维修过程。为了解决这一问题，东华大学先进功能材料课题组（https://pilab.dhu.edu.cn/afmg/）提出了“低成本、无封装”的电致变色调光膜，实现可定制化的加工和维修。

近日，课题组报道了一种新型电致变色调光膜，该膜无需额外的封装工艺，且达到使用寿命即可替换或维修。通过创新性无锂盐设计和疏水性可聚合离子液体的精细选择，可快速制备低表面能和低吸湿特性的电解质，满足了电致变色器件在自然环境下进行组装和维修需求。同时，电解质表现出较宽的电化学窗口，确保了器件变色循环测试中的出色稳定性以及在复杂应用环境下的可靠性。该工作以“A Lithium-Salt-Free, Hydrophobic, Solid-State Poly(Ionic Liquid) Electrolyte Enables Rapid Assembly of Unencapsulated, Removable Electrochromic “Window Tint Film” ”为题发表在《Advanced Functional Materials》上（Adv. Funct. Mater. 2023, 2312358）。东华大学为论文唯一完成单位，文章第一作者是吴锡录博士，共同通讯作者是王宏志教授、李克睿研究员。

图1. 基于无锂盐、疏水性的聚离子液体固态电解质的无封装、可替换的电致变色调光膜。

为了制备在自然环境中稳定运行的无封装电致变色器件，创新性地选择了具有高疏水性和固有离子导电性的可聚合离子液体，并通过共聚改变聚合物的水分敏感特性。由于其强电负性、低极化率和强C–F键，所制备的聚离子液体固态电解质表现出低表面能和吸湿性（图1）。

受益于电解质前驱体溶液的高混溶特性，所制备的电解质无相分离现象，保证了电解质的高透明度。适当比例的共聚单体的引入，稀释了聚离子液体上阳离子和阴离子之间的强静电相互作用，促进链段的移动和离子的迁移。此外，电解质与电极界面的多种界面相互作用协同实现了界面处的高附着力，满足了无封装的柔性电致变色调光膜在外力作用或定制化剪切过程中的良好界面稳定性（图2）。

图2. 聚离子液体固态电解质表现出高粘附性、透明度和宽的电化学窗口。

通过简单、可扩展且易于控制的喷涂方法，成功制备出附着力优异的电致变色层。借助原位聚合制备的电解质，有效提升了器件的光学透过率，并构建了紧密的界面接触。值得注意的是，与传统的PMMA和PVDF凝胶电解质相比，基于聚离子液体固态电解质的电致变色器件表现出卓越的稳定性能，经过5,000次循环后仍保持92.5%的初始透过率差值（图3）。在模拟户外环境下进行的耐久性测试（包括雨水侵蚀、高温和紫外线老化）中，基于聚离子液体固态电解质的无封装电致变色器件均表现出卓越的可靠性（图4）。这种低成本、无封装、可替换的电致变色调光膜的新概念，有望推动电致变色智能窗的便利组装和大规模生产（图5）。

图3. 基于聚离子液体固态电解质的电致变色器件表现出低界面电阻和高循环稳定性。

   图4. 基于聚离子液体固态电解质的无封装电致变色器件表现出优异的环境可靠性和机械稳定性。

图5. 低成本、无封装、可替换的电致变色调光膜的便利组装、维修和定制化制造过程。