斯人已逝，文章长存！山东大学李海增教授，最新AM！

高分子科学前沿 · 公众号 · 化学 · 2025-01-05 10:36

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知名青年科学家、山东大学能源与动力工程学院教授、博士生导师李海增教授，因突发心梗，于2024年8月29日在青岛逝世，终年34岁。

山东大学官网信息显示，李海增出生于1990年3月，系山东大学能源与动力工程学院教授，博士生导师。李海增SID显示系未来之星青年领袖，青年泰山学者，首届山东省海外优青项目获得者。

据公开消息，李海增毕业于青岛科技大学学习无机非金属材料工程，2016年于东华大学纤维材料改性国家重点实验室获得材料学博士学位，之后在香港城市大学、阿尔伯塔大学开展博士后研究。2021年3月他加入山东大学，就职于该校前沿交叉科学青岛研究院、能源与动力工程学院，开展多功能电致变色材料及器件的研究，主持国家自然科学基金以及山东省海外优青等多项课题。

李海增曾获Nanoscale新锐科学家奖、Microsystems & Nanoengineering优秀青年科学家奖、Wiley中国开放科学2022年度作者奖。

由于电致变色领域学科交叉的特点，李海增课题组此前的研究工作主要在山东大学三个二级学院（前沿交叉科学青岛研究院、能源与动力工程学院、化学与化工学院）、多个团队（能源与动力工程学院/前沿交叉科学青岛研究院刘林华杰青团队、化学与化工学院于伟泳杰青团队）内开展。

近五年，李海增以一作或通讯作者在主流杂志发表学术论文30余篇，其中多篇当选ESI热点论文和高被引论文。此外，李海增教授获授权中国发明专利3项，美国专利1项。

李海增

2024年12月30日，材料领域国际顶级期刊Advanced Materials刊登了山东大学李海增教授的遗作，想必是对李海增教授最好的悼念！

电致变色技术因其在可变光衰减器、光开关、透明显示器和动态窗户等应用中展现出的巨大潜力而备受关注。在电致变色设备中实现高对比度可调性一直是一个挑战性目标。这里山东大学李海增、于伟泳和加拿大阿尔伯塔大学Wu Zhang报道了首个光致变色水凝胶电解质，用于电光双重响应的变色设备，该设备在633纳米处实现了高透光对比度（ΔT = 83.1%），并且着色透光率低于1.5%。这些高对比度设备不仅对动态窗户具有巨大潜力，还使得透明增强现实（AR）玻璃和不透明虚拟现实（VR）玻璃之间的无缝过渡成为可能。这些发现为设计高对比度调光器引入了一种创新策略，为变色设备的发展开辟了新途径。该研究以题为“Electro- and Photo- Dual Responsive Chromatic Devices for High-Contrast Dimmers”的论文发表在《Advanced Materials》上。

图1展示了EG/PAAm光致变色水凝胶的制备过程、光学特性、形态变化、电导率以及热稳定性。通过使用EG-capped WO₃纳米点作为光致变色组分，成功制备了具有高透明度和明显光致变色效应的水凝胶电解质。该水凝胶在不同温度下保持了优异的光学性能和电导率，即使在-40°C时也能保持灵活性并作为导体点亮LED，显示出良好的抗冻性能。热重分析（TGA）曲线表明EG/PAAm水凝胶具有良好的热稳定性和保水能力。综上所述，EG/PAAm光致变色水凝胶电解质不仅具备出色的光致变色性能，还在宽温度范围内保持了高透明度和电导率，适合作为电致变色设备中的电解质材料。

图1. EG/PAAm光致变色水凝胶的制备和特性

【EG/PAAm水凝胶电解质的物理特性表征】

图2展示了EG/PAAm水凝胶电解质的物理性能，包括其应力-应变曲线、可拉伸性和可扭性以及自修复能力。通过对比EG/PAAm水凝胶与纯PAAm水凝胶，发现前者具有更高的拉伸强度、断裂伸长率和杨氏模量，表现出更优越的机械性能。此外，EG/PAAm水凝胶在不同温度条件下均能保持良好的透明度和拉伸强度，展现了出色的抗冻性和自修复能力。这些特性使得EG/PAAm水凝胶电解质适合用于构建灵活的电致变色和光致变色双重响应的变色设备。因此，EG/PAAm水凝胶电解质不仅具备优异的机械性能，还具有良好的环境适应性和自我修复功能，适合作为下一代电致变色设备的电解质材料。

图2. EG/PAAm水凝胶电解质的物理特性表征

【WO₃电极的电化学和电致变色性能】

图3展示了WO₃电极的电化学和电致变色性能，包括在不同电解质中WO₃电极的电流响应、光学透射光谱的变化、实时透射率谱、光密度变化与电荷密度的关系，以及在不同电化学过程中WO₃电极的透射率变化。通过实验发现，WO₃电极在含有Zn²⁺和Li⁺的混合电解质中表现出更好的扩散行为和离子插层能力，具有较高的光学对比度、快速的着色和褪色时间，以及优异的着色效率。此外，通过循环伏安测试确定了电荷存储机制，X射线光电子能谱（XPS）结果揭示了WO₃电极颜色开关的起源。综合这些结果，WO₃电极在Zn²⁺/Li⁺混合电解质中展现出了卓越的电致变色性能，这主要归因于水溶液电解质中快速的离子传输效率和Li+在电化学过程中的促进作用。

图3. WO₃电极的电化学和电致变色性能

【Zn-WO₃调光器的电致变色和光致变色性能】

图4展示了Zn-WO₃调光器的电致变色和光致变色性能，包括原型设备的配置、在不同阳光照射时间和电致变色效果叠加下的光学透射光谱、各种着色状态下的数字照片以及设备的循环耐久性。实验结果表明，Zn-WO₃调光器在结合光致变色和电致变色效果时，能够在633纳米处实现高达83.1%的透光对比度，显示出优异的调光性能。此外，该调光器在1000个循环后仍能保持87.2%的初始光学对比度，表现出卓越的循环稳定性。因此，Zn-WO₃调光器不仅能够实现高对比度的调光效果，而且具有很好的循环稳定性，使其成为动态窗户应用中一个有前景的候选技术。

图4. Zn-WO₃调光器的电致变色和光致变色性能

【用于增强现实智能眼镜的柔性Zn-WO₃调光器】

图5介绍了柔性Zn-WO₃调光器在增强现实智能眼镜中的应用。实验结果表明，柔性Zn-WO₃调光器能够在不同光照条件下实现多种调光级别，提供比传统AR眼镜更强的适应性和更好的视觉性能，尤其是在结合电致变色和光致变色效果时，能够实现更低的透射率，从而在从增强现实模式向虚拟现实模式过渡时提供更好的用户体验。因此，柔性Zn-WO₃调光器不仅增强了AR眼镜在不同光照环境下的性能，还通过提供更多的调光级别和更好的背景光控制，为实现从AR到VR模式的无缝过渡提供了有效的解决方案。

图5. 用于增强现实智能眼镜的柔性Zn-WO₃调光器

【小结】

该研究开发了一种新型的光致变色Zn²⁺/Li⁺ EG/PAAm水凝胶电解质，该电解质具有在宽温度范围内的高离子导电性和优异的机械性能，特别适合用于极端条件下的电致变色设备。通过将这种水凝胶电解质整合到Zn-WO₃电致变色设备中，实现了高对比度的电光和光双重响应调光器，这不仅在动态窗户领域显示出巨大潜力，还为增强现实眼镜提供了更多的中间色状态和近不透明状态，从而改善了视觉性能。尽管这项技术仍需从实验室走向实际应用，但这些发现为高对比度调光设备的设计提供了创新策略，并为电致变色和光致变色设备的未来发展开辟了新途径。

原文链接：
https://doi.org/10.1002/adma.202410703

来源：高分子科学前沿

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