电致变色显示器（ECDs）凭借类纸显示特性备受关注。区别于OLED、Micro LED等自发光技术，其依靠调制环境光成像，无需持续发光，具备低功耗、视觉舒适度高等优点，是新一代绿色显示技术的重要方向。伴随柔性电子、智能穿戴与电子皮肤的发展，柔性电致变色显示器因低能耗、可弯曲、质量轻的优势，在可穿戴设备、人机交互等领域应用潜力巨大。然而，电致变色层在循环氧化还原、离子嵌入脱出时易发生应力累积、界面剥离与结构劣化，制约柔性器件的长期稳定性；同时，响应速度也是其应用的关键瓶颈。电致变色依赖电子传输、离子扩散与氧化还原协同作用，离子迁移与氧化还原动力学受限导致响应普遍偏慢，难以适配动态、高刷新率显示需求。

目前已通过器件构型、分子设计及构建多孔结构等手段提升电致变色性能——多孔结构、全固态质子泵器件均可实现亚秒级响应，改善离子传输效率。但现有体系仍很难同时兼顾高光学对比度、超快响应与良好的柔性基底匹配稳定性，开发集多项优异性能于一体的电致变色材料与器件仍是该领域亟待攻克的重点。

针对传统电致变色材料响应速度慢的问题，北京大学深圳研究生院新材料学院孟鸿教授团队选择了广泛应用于OLED和QLED空穴传输层的聚合物PF8CZ作为主体结构，并在侧链末端引入羟基（–OH）官能团，构建了新型电致变色聚合物PF8CZ-36OH。作者希望利用羟基产生的氢键作用提高薄膜稳定性，同时借助侧链工程调控聚合物的微观堆积结构。

研究发现，当PF8CZ-36OH溶解于四氢呋喃（THF）中时，THF作为氢键受体会与羟基形成新的氢键相互作用。在旋涂过程中，由于不同区域溶剂挥发速率和氢键重组行为不同，体系发生局部微相分离，最终形成一种具有多层疏松堆积特征的多孔薄膜结构。相比之下，不含羟基的PF8CZ或使用氯仿作为溶剂时均无法形成这种特殊结构。

图1. PF8CZ–36OH的分子设计与溶剂诱导松散堆叠多孔薄膜的机制图

为了验证这一机制，作者结合FTIR、Raman、UV-Vis、PL、ESP计算以及分子动力学模拟等多种手段进行了系统研究。结果表明，羟基的引入显著增强了分子的极性和氢键形成能力，而THF能够有效重构聚合物之间的氢键网络，从而调控聚合物链在成膜过程中的排列方式。最终形成的多孔结构孔径主要集中在80–200 nm之间，峰值约为150 nm。

在性能方面，THF诱导形成的疏松多孔薄膜展现出显著优势。虽然其质量与氯仿制备的薄膜接近，但厚度达到530 nm，而后者仅为175 nm，表明前者具有明显更低的堆积密度和更高的比表面积。该结构不仅提高了离子扩散效率，还降低了电荷转移阻抗，从而显著增强了电致变色性能。基于PF8CZ-36OH与WO₃构筑的全固态电致变色器件表现出优异性能。在500 nm处，器件光学对比度达到83.07%，着色时间和褪色时间分别仅为0.87 s和0.22 s，达到国际先进水平。

进一步地，作者利用该材料构建了七段数码显示器和6×6柔性被动矩阵显示器。在1.4 V低驱动电压下，数字切换速度可达到0.1 s，并成功实现了无串扰的矩阵显示。同时，得益于羟基氢键网络带来的优异机械性能，柔性器件在300次弯折循环后几乎没有性能衰减，展现出良好的实际应用潜力。

图2. 基于刚性与柔性基底的七段显示器和被动显示器原型图

作者表示，这项工作跳出单纯从材料本体改性的固有思路，从分子设计与加工工艺角度协同调控薄膜微观形貌，建立超快型电致变色聚合物全新设计范式，为可穿戴显示、柔性电子等场景下电致变色器件的研发提供可借鉴的实践路径。相关成果以“Ultrafast Electrochromic Flexible Displays via Solvent-Induced Porous and Loosely Packed Films”为题，发表于《先进材料》期刊上（Advanced Materials, 2026, DOI: 10.1002/adma.202523062）。

（摘自北京大学深圳研究生院）