不知拥有电动汽车的车主是否有这样的痛苦：炎热夏日，太阳光（包括可见及近红外光）透过全景天幕，“烤”验汽车，经过烈日暴晒后的车内，俨然成了一个移动的“桑拿房”或“烤箱”，温度超过60摄氏度，方向盘也会烫得无法握持。

同样的痛苦也困扰着写字楼窗边的办公族：午后阳光把热量源源不断地输送进来，工位温度升高，空调“失灵”，室温只能勉强维持在26、27度，室内舒适感急剧下降，并且电脑屏幕得开到最亮才能看清，工作效率与身心健康均受到影响。

在当前全球能源转型与科技飞速发展的浪潮中，这些现象引发了社会对具有光-热管理功能的新型玻璃门窗的持续关注。智能电致变色调光玻璃具备高效光谱调控能力，能够在透明与着色状态间自主切换，有效阻隔可见光与近红外热量，已成为推动绿色建筑与低碳交通系统建设的重要方向，然而开发低成本、高稳定、大尺寸的太阳光全谱段电致变色玻璃依旧是整个领域的关键挑战。

近期，东华大学材料科学与工程学院、先进纤维材料全国重点实验室王宏志教授、李克睿研究员团队提出了动态聚集增强等离子体共振（DarpE）的电致变色新策略，构筑了以纳米团簇作为独特功能基元的悬浮分散结构，通过调控多酸团簇的悬浮–聚集行为，实现了对太阳光全谱段的高效调制，开发了含有团簇的电致变色杂化凝胶，开拓了光电凝胶体系的空间动态行为研究，制备了低成本、长寿命、大面积的一体式电致变色器件，克服传统多层器件制备工艺复杂烦琐的难题，电致变色器件的太阳光谱调制幅度高达86.4%，在着色状态的平均透过率可低至1.4%（图1）。相关成果以“用于全太阳光谱调控的可规模化一体式电致变色玻璃”（Scalable all-in-one electrochromic glazing for full-spectrum solar radiation management）为题，发表于《自然·可持续》Nature Sustainability上。

图1. 基于动态聚集增强等离子体共振（DarpE）的太阳光全谱段电致变色智能窗。

在施加电压后，多酸团簇会迁移到电极界面处，驱动更多电子注入多酸团簇，促使团簇的多电子转移，完成由绝缘态向半导体–金属态的转变。高还原态的团簇在电致变色杂化凝胶中会自发聚集，发生空间分布的动态重构，团簇聚集体之间的等离子体耦合增强近红外吸收，使器件具备优异太阳光谱调控能力（图2）。

图2. 团簇的多电子转移及聚集行为协同增强近红外光的等离子体共振吸收。

通过在凝胶中引入聚合物框架结构，聚合物的极性基团以及空间位阻效应可以抑制大尺寸聚集体的形成，有效调控了团簇悬浮–聚集行为，实现了稳定且可逆的动态过程，确保了器件的优异循环稳定性，在5万圈循环后依旧能够保持90.3%的光学稳定性。即使对于≥900cm2的大尺寸电致变色器件，依旧保持出色的光学调控与稳定性（图3）。

图3. 极性聚合物框架实现的可逆聚集行为及高稳定电致变色玻璃的大面积制备。

太阳光的能量主要集中在可见光与近红外波段。得益于DarpE器件卓越的宽光谱调控能力和稳定性，它能够阻隔太阳辐射，实现高效的“隔热”效果。作为理想的隔热屏障，DarpE器件可广泛应用于建筑智能窗和汽车调光天幕等领域，不仅能阻挡刺眼的阳光进入室内或车内，还能有效降低内部温度，提升人体舒适感。同时，该器件也有助于减少空调等制冷设备的能耗，推动建筑与汽车领域的节能减排，积极服务于国家“双碳”战略（图4）。

图4. 面向可持续建筑与车辆的大面积电致变色玻璃。

此外，该研究团队利用聚集增强近红外调制的策略，开发了基于杂芳香三吡啶分子（H-TriPy）的功能基元，通过电场驱动下的界面聚集，诱导功能基元共轭堆叠，显著增强了近红外吸收，实现了可见光与近红外双波段调制，使器件在着色态达到了近零透光状态（1.6%），在10万次循环后仍保持89.1%的性能稳定性。相关论文以“基于杂芳香π堆叠工程的近红外吸收的高稳定近零透过电致变色智能窗”（Heteroaromatic π-stacking engineered near-infrared absorption for highly stable near-zero transmittance electrochromic window）为题，发表在《自然·通讯》Nature Communications（Nat. Commun. 2025, 16, 9964）上。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41893-026-01823-w