智能玻璃 (Smart Glass, SG) 是最近显示技术中的热门研究课题，也广泛应用于我们的日常活动。SG的特点是在铬材料中可切换光学状态，这导致了显示设备和智能窗户等实用产品的开发。这些产品可以控制日光的传输并提供隔热或私人空间。通常，可调 SG可以通过光致变色、热致变色、电致变色，和机械变色。其中，涉及使用外部电压动态调制光学状态的电致变色设备通常提供可靠的控制和长期的耐用性。大多数类型的基于电致变色技术的SG设备使用液晶 (LC)。LC 为光传输的选择提供了一个范围。然而，上述类型的液晶只能在连续电场下工作，对于持续性的电子设备而言这意味著其缺点为大量的能源消耗。
胆固型液晶 (CLC) 是光学活性液晶材料，通常在层与层之间具有分子导向的周期性螺旋排列(图X)。CLC可以通过电场来控制，使分子重排以获得不同的稳定状态。CLC与其他类型 LC 相比的主要优势在于，它们无需进行额外光学准备即可展示其特性。最重要的是，CLC 在平面 (planar, P) 和焦锥 (focal conic, FC) 状态下是双稳态的，这意味著不需要功率来将 CLC 保持在任一状态，并且它们可以通过电压脉冲在这些状态之间切换。因为是双稳态的并且它们的光学制备被简化，所以 CLC 具有提供制造成本低和运行所需能量低的设备的巨大优势。然而，在 P 和 FC 状态之间切换 CLC 通常需要外部能量，这会阻碍可穿戴和便携式设备等实际应用。如今，对用于传感系统和能量收集的自供电设备技术进行了引人入胜的研究。摩擦纳米发电机（TENG）由于其结构简单、制造成本低和能量转换优良等优点，在自供电系统开发领域具有巨大的潜力。
图一 图解该自供电智能装置及其原理
因此，为了解决上述问题，作者在这项工作中，基于胆固型液晶（CLC）显示器中结合由聚四氟乙烯 (PTFE) 和壳聚醣/甘油薄膜(图一b)，制造在各种环境中耐湿的摩擦纳米发电机(VCS-TENG)，开发了一种自供电光开关。VCS-TENG 产生的电压导致 CLC 显示器在不同的物理状态之间转换，即平面、焦锥和垂直，这对应于不同的不透明度和应用(图一d)。光穿透测试表明，所提出的 CLC 实现了高达 80% 的遮光率。此外，我们的设备表现出高达 500 次循环的高耐用性。最重要的是，这种新型设备在这项工作中已经证明的重要应用中成功实现了可靠的性能，包括网络摄像头和手机安全，以及眼科的闭塞治疗设备。
图二 该自供电智能装置之性质与耐久度，图解其广泛应用
综上，在这项研究中，作者演示了一种具高耐久度和高对比状态的自供电智能玻璃，它可以有效地生活中实际应用。这项技术的展示，提供在智慧玻璃上新的一条罗马道路，期待在未来有更广泛的应用前景。
相关工作在线发表在ACS Energy Letters（DOI：10.1021/acsenergylett.1c01619）上。