综述：基于紫精的电致变色器件：结构与功能修饰研究

（编辑推荐）本综述系统阐述了紫精（viologen）类小分子电致变色材料在器件（ECD）中的改性策略，涵盖分子结构修饰、聚合物构建及复合物形成等方向，显著提升了材料循环稳定性并拓展了智能窗、低功耗显示等应用场景，为有机电致变色技术发展提供重要参考。

　　

紫精：电致变色领域的明星分子

作为经典的有机小分子电致变色材料，紫精（4,4′-联吡啶盐）自1932年被Michaelis发现其还原态呈紫色特征以来，凭借多重氧化还原态（V⁰/V⁺·/V²⁺）和可修饰的分子结构，成为调控光电器件性能的理想载体。

分子结构修饰的艺术

通过烷基卤化物等亲电试剂对吡啶环氮位点的取代反应，研究者成功引入羧基、羟基等官能团。例如，苄基修饰可提升溶解性，而芘基团的引入则通过π-π堆积增强薄膜稳定性。值得注意的是，共轭桥联策略（如苯环、噻吩）能显著拓宽吸收光谱，使颜色从紫色拓展至蓝绿色系。

聚合物构建的突破

相较于单体，聚紫精通过增加分子量有效抑制了析晶问题。其中，主链型聚合物通过乙烯基连接实现>10000次循环稳定性；而侧链型聚合物与聚苯胺复合后，响应速度可缩短至0.8秒。更巧妙的是，将紫精单元嵌入聚降冰片烯骨架，既能保持80%透光率，又可实现三稳态电致变色。

金属配位的协同效应

紫精氮原子的孤对电子能与Zn²⁺、Cu²⁺等金属配位形成MOFs材料。这类复合物通过金属-配体电荷转移（MLCT）产生协同电致变色效应，例如与钨氧簇组装的薄膜，在650nm处光学对比度可达68%。

从实验室到商业应用

目前紫精已成功应用于Gentex自动防眩后视镜系统，其与9,10-二甲基吩嗪的氧化还原配对实现了毫秒级响应。在智能窗领域，紫精/二氧化钛复合体系可实现可见光与近红外光的独立调控，节能效率提升40%。

未来挑战与机遇

尽管紫精器件在柔性基底兼容性和多色显示方面取得进展，但如何平衡着色效率与长期稳定性仍是关键瓶颈。新型离子凝胶电解质的设计，以及机器学习辅助分子结构预测，或将成为下一代器件开发的突破口。