智能光热调控
全球面临能源紧张和环境问题，探索高效节能与环保途径迫在眉睫。智能光热调控技术能动态调节光热特性，精准控制光与热，实现物体温度精准管理，在隔热、集热和散热等领域潜力巨大，正推动建筑、汽车、航天、消费电子等行业变革。
电致变色是指材料在电场作用下发生氧化还原反应而引起的光学属性稳定且可逆的变化。团队针对可见-近红外-中远红外波段的光谱动态调控，着重开展无机全固态电致变色器件、有机柔性电致变色器件及金属可逆沉积器件方面的研究，在建筑、汽车、航天及消费电子领域具有广泛应用前景。
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EC建筑幕墙 |
EC汽车天幕 |
基于VO2金属-绝缘体相变特性，开展无源自适应光谱调控技术研究，实现从可见光到微波波段的超宽波段动态光谱调控，应用于航天、国防和双碳等国家重大战略领域。
1、无机全固态器件
采用磁控溅射和电子束蒸镀技术，制备互补结构的无机全固态电致变色器件，攻克膜层难题，实现薄膜快速沉积与性能调控。器件可见波段光学调制范围大（超过60%）、响应快（1分钟以内）、循环稳定性高（超过10万次循环）。
团队深入研究以金属锂为电解质的器件性能，用电子束蒸发法制备不同 Li 厚度的锂化 WO3 薄膜，掌握 Li 厚度对器件光学调制、响应时间及循环稳定性的影响规律。按最佳 Li 厚度制备的器件，光学调制幅度大、着色效率高、循环稳定性好。还研究多种金属氟化物作电解质，明确不同金属离子对器件性能的影响规律。
团队率先探索无机全固态器件在中远红外波段的光热调控性能，制备出 ITO/NiO/LiTaO3/WO3/ITO 结构器件，红外发射率调节幅度高达0.3，明确其基于 Drude 自由电子气理论与分子振动吸收双重调控机制。
2、多波段智能光热调控器件
采用PVD技术在低氧气氛下制备了氧缺陷含量可调的非晶和晶态WO3-x薄膜，基于该WO3-x薄膜构建的无机全固态EC智能窗，不仅能够选择调控可见光与近红光的透过率（具有亮、冷、暗三种工作模式），还具有出色的热调节能力（ 16.7℃的温度调制）与节能效果（节省约10%建筑能耗），在绿色建筑领域具有很大的应用前景
通过引入红外透明的Ge/HfO2光子结构，解决可见和红外波段的耦合特性，实现可见-红外兼容调控。器件展现出红外发射率的动态调节能力（0.28），且在可见波段具有宽色域分布。
将电子调控机制引入F-P谐振腔结构器件中，设计并构筑了可见透明的电致变红外发射率器件。基于此，研发叠层电致变色/发射率器件，首次实现太阳吸收率(Δα=0.40)和红外发射率(Δε=0.42) 选择调控，提供明、暗、暖和冷四种工作模式，为建筑节能智能窗提供新方案。
3、柔性电致变发射率器件
团队制备 Au 与聚苯胺复合的柔性电致变发射率器件，在 8 - 14μm 波段发射率调控幅度达 0.4；设计铈离子掺杂聚苯胺薄膜，该波段调控幅度提升至 0.58，且兼具循环稳定性、柔性与响应速度。还发现聚苯胺薄膜形貌影响光谱调控，添加聚合物添加剂可使其在 2.5-25μm 波段发射率调控幅度达 0.45，器件循环稳定性优异 。
团队研制兼具多色彩和红外辐射可调的柔性电致变色器件，构建了具有三明治结构的聚苯胺基电致变色器件，表现出红外/可见兼容的光谱调控能力，实现了可见和中远红外波段光谱调控的解耦，在智能多色显示、防伪、光学安全等领域具有重要应用。
基于变色龙皮肤感受器的仿生伪装设计原理，制备铈离子定向诱导生长的突触化聚苯胺薄膜，铈离子的诱导催化作用改善了聚苯胺的刚性分子链共轭结构，使聚苯胺薄膜红外调控能力得到显著提升。基于该薄膜，设计制备了一体化柔性电子皮肤器件，室温下该器件可调节的人体温度可达5.7℃。
针对可穿戴辐射可调器件，设计碳纤维与聚苯胺核壳结构纤维器件，在 7.5 - 14μm 波段实现热辐射调节，红外发射率达 0.4，可变色且响应快、稳定性优。受紫藤结构启发，设计生物藤茎结构光纤器件，在 8 -14μm 波段调控能力强，响应迅速(2.44 s)，循环稳定性(＞5000次循环)与机械稳定性（＞5000次弯曲循环)）优异，在个人热管理和智能可穿戴设备中具有广泛的应用。
4、电致变发射率-电磁屏蔽多功能柔性器件
团队研制兼具红外发射率调控和电磁屏蔽双功能的聚苯胺电致变色器件，在8-14波段实现0.43的发射率调控幅度和16.1 dB的EMI屏蔽效率，器件表现出优异的循环稳定性，有望应用于热管理、防伪和电磁屏蔽相关领域。
基于 PANI/Au/SEBS-PCL 电极制备自愈合型电致变色器件，兼具热辐射和电磁屏蔽双重动态调控性能。其在 8 - 14μm 波段红外发射率调控幅度达 0.37，受应变时达 0.43，电磁屏蔽变化 16.1 dB，且自愈性能优异。
5、可逆金属沉积电致变色器件
可逆金属沉积通过金属离子氧化 / 还原反应实现器件褪色 / 着色。团队以金、银等贵金属为研究对象，控制纳米颗粒生长，利用局域表面等离子体共振，实现可见波段光谱连续调控。开发出具有透过、反射、吸收态的电致变色器件，透过率调节达 85%，反射率调节达 75%，耐温 -35℃~40℃，在低能耗显示等领域应用前景广阔。
1、智能热控涂层
针对航天器新一代热控需求，设计VO2超表面，探索红外辐射特性调控内在机理（在外界温度变化时发生可逆相变，伴随着红外发射率的显著变化）。通过耦合LSPR和F-P共振效应，拓宽红外动态调控波段，拉大红外光谱动态调控幅度，降低相变温度，为智能热控涂层研发提供理论支撑。
采用高能脉冲磁控溅射技术制备VO2智能热控涂层，研究其红外发射率动态变化规律，研发的VO2智能热控涂层红外发射率调控幅度可达0.5 ，具备低温保温-高温散热功能，入选天问二号探测器关键热控技术。
2、电磁波动态调控材料
针对人工智能对电磁波调控的需求，利用VO2相变前后电导率变化进行电磁波动态调控研究，发展了基于VO2纳米线的电磁波动态调控复合材料，能够实现电磁波电磁波"透过到吸收"和"吸收到反射"两种模式动态调控。
提出通用的VO2超宽谱段电磁波自适应调控器件设计方案（通过改进并级联两个基于VO2的智能可调光学腔结构，保证各膜层的光学可达性，最终实对可见、近红外、中红外乃至太赫兹微波的超宽谱段电磁波的自适应动态调控。
3、智能窗
针对黑龙江冬季供暖耗能为主的节能需求，开展高透明热致变色智能窗研究，利用金属态VO2纳米颗粒在近红外波段的局域等离子体共振效应，实现对太阳辐射的无源自适应动态调控，保证高透明状态冬季充分利用太阳辐射的加热，夏季降低抑制太阳辐射保温。
