近日,化学化工与环境工程学院郭庆福博士带领的光电功能材料与器件应用研究团队在电致变色功能材料领域取得系列研究进展。团队以潍坊学院为唯一完成单位,在高分子领域国际知名期刊European Polymer Journal上发表题为Robust porous network free-standing fluorene-thiophene copolymer crosslinked via intermolecular hydrogen bonds for highly stable flexible electrochromic supercapacitor的研究论文。同时,团队与聊城大学等高校合作,先后在ACS Applied Polymer Materials、Polymer、Solar Energy Materials and Solar Cells等国际权威期刊发表3篇相关学术论文,郭庆福博士均为论文通讯作者。系列研究成果的集中发表,标志着我校在电致变色功能材料领域的学术影响力持续提升。
电致变色超级电容器是集光色调控与能量存储于一体的新型智能器件,是当前光电功能材料领域的研究热点。然而,传统聚噻吩类电致变色材料普遍存在薄膜脆性大、循环稳定性不足、柔性器件力学性能差等技术瓶颈,制约了其实际应用。针对这一难题,郭庆福博士团队以分子设计与微结构调控为核心,通过电化学聚合策略将3-溴-4-甲基噻吩与9-羧基芴共聚,成功制备出具有柔性自支撑特性的共聚物材料。该研究利用羧基基团间的分子间氢键作用构建交联网络,赋予材料优异的柔性与自支撑性能,从根本上改善了传统导电聚合物薄膜易断裂的缺陷。该材料比电容高达322 F g-1,3000次充放电循环后电容保持率达81.7%;电致变色性能优异,可实现红、浅蓝、蓝紫三色可逆切换,兼具高光学对比度与快速响应能力。基于该材料构建的柔性电致变色超级电容器,在180°弯折200次后仍保留93%以上的电化学活性,展现出良好的弯曲稳定性与光学记忆效应,为柔性可穿戴智能电子、可视化储能器件的实际应用提供了材料支撑(European Polymer Journal, 2026, 255, 114904)。

在合作研究方面,郭庆福博士团队围绕电致变色聚合物的制备工艺创新、结构性能调控与多功能集成方向开展了系统性探索,形成了互为补充的研究体系。针对传统成膜工艺薄膜质量差、难以大面积制备的问题,团队合作提出自发铺展成膜新技术,利用马兰戈尼效应在水相表面制备均匀致密的聚合物薄膜,彻底解决了传统喷涂法薄膜不均、存在磨砂外观的缺陷,可见光区光学对比度提升至64%,并通过多层聚合物堆叠实现了多色调控与电致荧光变色双功能集成,为大面积多功能电致变色器件制备提供了全新工艺路线(ACS Appl. Polym. Mater. 2026, 8, 1933-1942)。针对中等长度侧链单体难以电化学成膜的行业难题,团队通过氟原子改性共聚策略突破技术瓶颈,借助氟原子的分子间作用强化薄膜成膜质量,系统揭示了侧链长度对分子聚集态与电致变色性能的调控规律,相关成果为侧链工程优化电致变色材料性能提供了可行方案(Polymer, 2026, 354, 129961)。此外,团队创新性地利用侧链位阻效应调控分子构象,在不改变共轭主链结构的前提下,赋予传统噻吩-苯类聚合物本征荧光性能,实现了电致变色与电致荧光变色双功能一体化,为多功能电致变色材料设计开辟了新思路(Solar Energy Materials and Solar Cells, 2026, 306, 114523)。
近年来,郭庆福博士团队深耕导电聚合物基电致变色材料的设计与应用方向,持续产出系列原创成果,有力推动了我校化学学科建设与相关领域的人才培养,也为后续开展产学研合作、推动成果落地转化奠定了坚实基础。
【作者:李忠玲 审核:台夕市 编辑:张灏 责编:蔡月梅 终审:李庆军】
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