祝贺王欣浓关于无机纤维-聚合物复合准固态电解质用于高性能电致变色器件的研究论文被ACS Nano接收！

近日，本课题组的研究论文《An Inorganic Fiber-Polymer Composite-Based Quasi-Solid Electrolyte for High-Performance Electrochromic Devices》被ACS Nano接收。论文第一作者为王欣浓博士，通讯作者为清华大学化工系张如范副教授。

随着全球能源需求持续增长，节能与储能技术已成为可持续发展的核心议题。电致变色技术能够在低电压下精确调控材料的光学性质，实现可逆的颜色切换与光学状态调控，在智能窗、低功耗显示、储能等领域展现出广阔的应用前景。电致变色器件的典型结构包括透明导电层、电致变色层、离子存储层及中间的电解质层。其中，电解质作为离子传输的介质，其性能直接影响器件的响应速度和安全性。然而，当前电解质材料普遍面临应用瓶颈。液体电解质虽具有较高的离子电导率，但易泄漏、封装困难；无机固态电解质机械强度高，但离子电导率普遍偏低，且与电极的界面兼容性较差。聚合物电解质虽综合了高离子电导率潜力与无泄漏、高安全性等优势，然而在实际应用中，其性能仍受制于一个典型的“两难困境”：离子电导率与机械强度往往难以兼得。将高长径比的陶瓷氧化物（如SiO₂、TiO₂等）纳米填料引入聚合物基体，能够抑制聚合物的结晶，降低其结晶度，并在填料与聚合物之间构建连续的界面网络，从而在维持或增强机械强度的同时显著提升离子电导率，为高性能复合准固态电解质的开发提供了新思路。

基于上述背景，本研究提出了一种创新的策略：以静电纺丝制备的高长径比SiO₂纳米纤维膜为骨架，与PMMA聚合物电解质复合，构建了无机纳米纤维-聚合物复合准固态电解质。本设计的核心优势在于SiO₂纳米纤维的多重作用。一方面，高长径比的纳米纤维有效降低了聚合物基体的结晶度，并在纤维表面附近诱导聚合物链构象局部改变，形成促进锂离子快速传输的界面区域，使锂离子能够沿纤维表面及界面网络高速迁移；另一方面，SiO₂纳米纤维膜作为稳定的支撑骨架，显著增强了电解质的机械强度。得益于上述优势，该复合电解质在−20 ℃至40 ℃的宽温区内表现出优异的离子传输动力学。基于该电解质与WO₃/V₂O₅电极组成的电致变色器件，展现出优异的响应速度（着色0.96 s、褪色0.8 s），并具有良好的断电记忆特性和稳定的循环性能。此外，两个串联器件可持续驱动绿色LED，验证了其在储能与供能方面的应用潜力。

图1 无机纤维-聚合物复合准固态电解质的制备过程及机理示意图

图2 SiO₂纳米纤维膜和复合准固态电解质的表征

图3 复合准固态电解质的电化学阻抗谱、DFT计算和MD模拟

图4 基于复合准固态电解质的电致变色器件性能

图5 基于复合准固态电解质的电致变色器件的综合评估

该研究工作得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划的支持。ACS Nano是美国化学会旗下的顶级期刊，专注于纳米材料领域的前沿研究成果。