作为器件电致变色层重要材料，金属氧化物变色材料具有光热稳定性好、结构/组分多样性等优势，在电致变色领域具有重要的科学研究价值。近期，蔡国发教授课题组在该领域取得系列进展，相关成果分别发表在Adanced Functional Materials、Chemical Engineering Journal、Advanced Optical Materials和Journal of Materials Chemistry C等国际期刊上。

针对现有变色驱动器件受环境条件影响可控性不高及变色单一难题，课题组提出了一种基于MXene/WO₃法布里-珀罗(F-P)微腔驱动器，将可逆形变、结构色及电致变色集成于一体。施加较小的电压，MXene/WO3薄膜发生离子插入/脱出引发的应力及光学吸收变化，从而实现超大形变（最大角度达95°）及电致变色的双重响应。此外，F-P微腔结构引发薄膜物理光相互作用，赋予薄膜黄色、绿色、紫色、粉红色和蓝色的宽色彩变化范围。所构建的柔性驱动器展现出优良的抓握能力，为柔性机器人及下一代智能机器人的发展开辟了新的方向。该成果以Tunable MXene/WO₃ Fabry-Pérot microcavity architecture for bioinspired soft electrochromic actuators with vivid colors为题发表在期刊Adanced Functional Materials上（https://doi.org/10.1002/adfm.202416812）。河南大学纳米科学与材料工程学院硕士研究生王娟和博士研究生郭小丹为共同第一作者，王金辉老师和蔡国发教授为通讯作者。

另一方面，开发具有高光学调制和长循环稳定性的WO₃电致变色材料仍然具有挑战性，课题组以过氧化氢 (H₂O₂) 作为绿色络合剂, 乙二醇 (EG) 作为桥接剂, 提出了在导电衬底上低温高效原位生长WO₃·0.33H₂O薄膜的一步制备策略。该薄膜展现出可见-近红外宽波段范围内全面的电致变色性能，包括大光学调制、高着色效率和良好的循环稳定性。该成果以“In-Situ Efficient growth of Rubik nanocube WO₃·0.33H₂O array films for high-performance electrochromic energy storage device”为题发表在Journal of Materials Chemistry C期刊上, 并入选封面论文和hot article（https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2024/tc/d3tc04207c）。博士研究生贾森森为第一作者，王金辉老师和蔡国发教授为通讯作者。

在此基础上，构建WO₃基柔性可拉伸电致变色器件，可进一步在柔性显示器、柔性电子标签、智能窗和自适应伪装领域等领域广泛应用。对此，课题组突破传统商用透明导电电极固有脆性的限制，通过无电沉积方法在AgNWs微网上原位生长Au壳层，开发了一种具有高化学稳定性的Ag@Au核/壳纳米线(Ag@AuNWs)微网基导电电极。该电极可以很好的支持WO₃薄膜的电致变色过程，经过1000次弯曲循环和拉伸至50%后也能保持良好的电致变色稳定性。该成果以“Highly stable Ag@Au nanowires micromesh as transparent conductive network for stretchable electrochromic modulator”为题发表在Chemical Engineering Journal期刊上（https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894724067688）。硕士研究生张萍和博士研究生随晴为第一作者，王金辉老师和蔡国发教授为通讯作者。

过渡金属氧化物基电致变色材料变色现象的发生主要是基于外加电场下离子和电子的共同注入和抽出过程。深入理解离子传输路径与电化学反应特性和电致变色性能之间的构效关系对高性能电致变色材料的设计与构筑至关重要。基于此，电致变色课题组借助一系列原位表征技术和理论分析，详细探索了典型层状V₂O₅电致变色材料中不同离子传输路径下离子的传输行为和电致变色性能。通过改变嵌入V₂O₅中的Li+的含量调节V₂O₅的层间距，改变离子传输路径，随后探索不同层间距下的电化学行为和电致变色性能，成功构筑离子传输路径与电致变色性能间的构效关系。为不同电化学反应阶段电致变色性质的演变提供了理论依据。对层状V₂O₅薄膜中的离子输运行为提供了重要的认识，为开发和设计优质层状TMO电致变色材料提供了基础理论指导。该成果以Regulating the Ion Transport in the Layered V2O5 Electrochromic Films with Tunable Interlayer Spacing为题发表在期刊Advanced Optical Materials上（https://doi.org/10.1002/adom.202400459）。河南大学纳米科学与材料工程学院博士生郭小丹为第一作者。武汉理工大学李能教授和河南大学蔡国发教授为通讯作者。