由于较高的光利用率和在隐私保护等方面的优势，可控光散射型液晶/聚合物复合材料在智能窗和显示等领域拥有巨大的应用潜力。其中双稳态材料具有节约能源的优点，被广泛研究。然而这些材料对入射可见光主要是传播方向上的调控，不具备独立可控光吸收或者变色的能力，这在一定程度上限制了相关器件的开发和应用。相比于只有透明态和光散射态切换单一功能的器件，兼具可控光吸收或者变色功能的光散射型器件无疑更具实用价值。

  近期，河北工业大学理学院孙玉宝教授团队提出了一种基于聚合物稳定离子掺杂胆甾相液晶和电致变色层的可变色光散射器件，器件结构如图1所示。在具有低驱动电压、高双稳态对比度的雾透切换功能的同时，该器件兼具了电致变色功能，可实现透明、光散射、着色透明和着色光散射四种工作状态，且每种状态都不需要电压的维持。器件的工作原理如图2所示，基于液晶的介电响应、离子掺杂液晶的电流体动力学效应和电致变色材料的氧化还原反应，通过控制交变电场的频率和直流电场的方向，可以分别调节聚合物稳定液晶的光散射态和变色聚合物的着色态，进而使器件获得所需状态。团队通过实验验证了聚合物稳定离子掺杂胆甾相液晶和电致变色层相结合这一设计的可行性。为了使器件获得更好的光散射态与循环稳定性，利用光聚合引发相分离的方法在胆甾相液晶中引入了聚合物网络，采用刮涂法制备了电致变色聚合物层，另外液晶中掺杂的离子盐同时为电流体动力学效应和电致变色效应提供了离子（图3、图4）。实验样品的透射光谱、相应工作状态以及聚合物稳定胆甾相液晶的织构分别如图5、图6所示。该工作还研究了手性掺杂、聚合物网络、离子盐引入、电致变色聚合物层厚度对器件电光性能的影响。测量结果表明，聚合物网络的引入大大提高了胆甾相液晶的双稳态对比度，且经过10000次的循环驱动后仍保持较好的光学性能（图7）。电致变色聚合物层具有粗糙的表面结构，随着变色层厚度的增加，着色透明态的着色程度逐渐加深，样品的透明态的总透光率也会降低（图8、图9）。当电致变色层厚度为0.39μm时，透明态的总透光率为71.58%，着色光散射态的总透光率为37.72%。该器件具有变色独立控制、扩展性好等优点，在智能窗和显示等领域具有广阔的应用前景，且对液晶和电致变色材料的融合研究具有重要价值。

图 9 (a)透明态和光散射态的透射光谱，(b)着色透明态和着色光散射态的透射光谱，(c)四种工作状态的总透光率，(d)三种不同电致变色层厚度样品的四种工作状态的雾度值。

  原文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.2c17770