随着市场对可持续和节能技术的需求日益增长，能够同时执行多种功能的智能材料备受关注。据外媒报道，芬兰图尔库大学（University of Turku）的博士研究生Sachin Kochrekar开发出一种基于卟啉的聚合物薄膜，这种材料既能变色又能储存电能。未来，该技术有望应用于储能型自调光智能窗等领域。
卟啉是一种广泛存在于自然界的分子，例如叶绿素和血红蛋白中就含有卟啉。
图片来源：图尔库大学
Kochrekar表示：“植物正是凭借叶绿素中的卟啉结构，才能通过光合作用从太阳光中获取能量。这种天然分子能够以可控的方式转移电子并改变自身状态，这对材料科学家来说是一个有趣的切入点。”
在其博士论文中，Kochrekar采用了两种不同的方式构建新型膜结构：一种是与导电材料混合的杂化结构，另一种是更简单的方法，即借助桥联分子将卟啉连接起来形成聚合物膜。
此外，为了考察了金属对该材料性能的影响，研究人员在卟啉分子中分别引入镍、锌或不引入任何金属。
研究发现，微小的结构变化会对材料的性能产生显著影响。
结果表明，镍基薄膜能够在三种不同颜色之间变换，而锌基薄膜和无金属薄膜则只能在两种颜色之间变换。
这三种薄膜的反应速度都很快，在两秒内即可完成，且颜色变化清晰可见，即使断电后也能保持颜色变化。
研究人员还测试了这三种膜在水基电解质中的储能性能，与常用的替代方案相比，水基电解质更安全、更环保。该研究首次将卟啉基聚合物膜用作水基电解质体系中的电致变色超级电容。
测试结果表明，三种膜都展现出良好的储能性能，使其成为未来多功能能源解决方案的理想材料。
Kochrekar表示：“这些材料生产成本低、易于控制且具有高度适应性，可集成到包括柔性和可拉伸基材在内的各种应用中。未来，这些材料可用于传感器技术、柔性电子产品、智能服装和太阳能解决方案等领域。例如，新型智能窗可以同时存储太阳能并在阳光强烈时自动变暗，从而减少建筑物的制冷需求。”
这类新型材料的应用包括智能窗和各种玻璃表面、汽车和航空航天工业中使用的防眩光后视镜和天窗、广告牌和眼镜镜片等显示技术，以及能够通过颜色变化来指示电量的储能设备。
此外，这些材料还可以用作化学传感器的视觉指示器，当接触某些气体或生物标记物时就会改变颜色。