电致变色器件原理结构以及相关文献PPT
光致变色与电致变色材料PPT课件
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光致变色与电致变色材料
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光致变色学的发展历史
1867年
Fritsche首先发现了光致变色现象，但在随后的 将近一个世纪的时间里，一直未受到重视。
二十世纪五十年代 光致变色的概念由Hirshberg提出。
二十世纪七十年代
第一本有关光致变色学的专著出版。在随后的 三十年里，光致变色学得到了迅速的发展。
Molecules and Systems 》，1990 3，Mcardle 主编的
《Applied photochromic polymer systems 》，1993
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近期专著
1 “Organic Photochromic and Thermalchromic Compounds”. pp.141-206, Fan etal., “Fulgide family compounds”. Edited by J. C. Crano and R. Guglielmetti, Plenum press, New York and London, 1999.
6, 非破坏性读出
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光盘信息存储技术发展状况和前景
密度（容量）：CD: 650 MB (780nm)
电致变色器件结构
电致变色器件结构
电致变色器件是一种能够随着外加电场的变化而改变颜色的材料。
这种材料一般采用复合材料结构，具有双折射效应。
下面是电致变色器件的一般结构：
1. 透明基底层：由透明玻璃或塑料制成，用于支撑整个器件。
2. 电极层：由一层透明导电膜和一层金属电极组成，用于提供外加电场。
3. 电致变色材料层：通常使用对称的液晶材料作为电致变色材料，这种材料在没有电场下呈现透明状态，当加上电场时，液晶分子会发生排列变化，从而改变光的折射率和透过率，呈现不同的颜色。
4. 对准层：用于使液晶分子的方向一致。
5. 封装层：将电致变色材料层和对准层包裹在一起，避免环境影响并保护器件。
总之，电致变色器件的结构不仅包括了电极层、电致变色材料层、对准层和封装层，还需要透明基底层来支撑整个器件。
这些层次的相互配合，才能让电致变色器件达到预期的效果。
电致变色器件原理结构以及相关文献 PPT
Nanoscale, 2012, 4, 5980
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XRD pattern of an as-sputtered W film (orange line), an as-anodized W oxide nanoporous network (blue line) and the network after annealing at 450 C in air
Solar Energy Materials&Solar Cells117(2013)231–238
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b TiO2 nanorods d=80-100nm L=700nm f WO3 film
TiO2@200WO3
TiO2@400WO3
TiO2@600WO133
a,b TiO2 nanorod
紫罗兰
俗称：1,1-双取代基-4,4-联吡啶
汽车后视镜 显示器
导电聚合物
聚吡咯 聚苯胺 聚噻吩
灵巧窗 显示器
镧系元素与过渡金属元素 的配位络合物及金属聚合物
金属酞化青
金属氢化物 亚硝酰基含氧钼络物 可调转换镜
聚[Ru2+ (vbpy)2(py)2]Cl2
近红外开关装置
[Lu(PC)2]
显示器
4
Main Parameters
realized by WO3·2H2O ultrathin nanosheets
6
Scientific Reports 3, Article number:1936| doi:10.1038/srep01936
The structure of flexible electrochromic device
三氧化钨电致变色原理
三氧化钨电致变色原理电致变色是指材料在外加电压作用下发生颜色的变化。
三氧化钨是一种常见的电致变色材料，它在不同电压下呈现不同的颜色。
以下是三氧化钨电致变色的原理。
三氧化钨（WO3）的晶体结构是正交晶系的，由氧化钨离子（WO6）组成。
在室温下，三氧化钨是无色的。
当施加电场时，三氧化钨晶格中的钨离子会发生氧化还原反应，形成空穴，并引起电子迁移。
这个过程可以通过以下两个主要反应来描述：氧化反应：WO6+6e-->WO6-x+x/2O2↑还原反应：WO6+x/2O2↑->WO6+x+6e-其中，x代表氧空位的数量。
当施加正电压时，外加电场使得氧空位向阳极方向迁移，钨离子会与氧空位发生结合，形成含有空穴的色心。
由于这些色心与光的作用不同，会吸收具有特定波长的光线并产生颜色。
所以正电压下的三氧化钨呈现出淡黄色或透明。
颜色的深浅程度取决于电极的压力。
当施加负电压时，外加电场使得氧空位向阴极方向迁移。
这会导致钨离子向空位迁移，减小空穴的数量。
随着空穴的消失，色心消失，所以负电压下的三氧化钨呈现出无色或者淡蓝色。
通过改变外加电压的大小和极性，可以控制三氧化钨的颜色变化。
这种电致变色特性使得三氧化钨在可调光、可调光度和光阴极设备等领域得到广泛应用。
三氧化钨电变色的实现依赖于其特殊的晶格结构和电致化学反应。
三氧化钨晶格中的钨氧键短且较强，这个特性使得氧离子在晶体中迁移较困难。
当外加电场导致氧空位的移动时，会产生氧化和还原反应，从而改变材料本身的氧化还原状态，进而改变其颜色。
总结来说，三氧化钨电致变色的原理是通过外加电场使得氧空位产生迁移，从而调节钨离子与氧空位的结合和空穴的生成。
不同电压下的三氧化钨呈现不同的颜色，这一特性使得其在电子设备和光学器件等领域有广泛的应用。
《电致变色玻璃》课件
3 应用领域
广泛应用于建筑、汽车、 航空航天等领域。
二、电致变色玻璃原理
基本结构
电致变色玻璃由两层透明导电 薄膜和间隔层组成。
变色原理
当施加电场时，导电薄膜之间 形成离子运动，改变玻璃的光 学性质。
能带图
能带图显示了玻璃在不同电场 强度下的带隙结构。
感谢您的耐心聆听，希望这份PPT课件对您有所启发。
七、参考文献
1 选取的研究论文和专利
1. 电致变色玻璃制备方法研究，XX学报，2020年。 2. 新型电致变色材料的合成和性能研究，XXX材料科学与工程，2021年。
2 参考文献注释
1. 张三等，电致变色玻璃的制备与性能研究，科技出版社，2022年。 2. 李四，电致变色玻璃应用发展趋势分析与展望，化学工业出版社，2021年。
三、电致变色玻璃制备和性能测试
1
制备方法
通过物理气相沉积、溅射法等制备出高
光学测试
2
质量的电致变色玻璃。
利用光谱仪和显微镜等设备对电致变色
玻璃的光学性能进行测试。
3
电化学测试
采用电化学循环测试和恒电流测试等方 法来评估电致变色玻璃的性能。
四、电致变色玻璃市场现状及前景
趋势
研究重点应聚焦于进一步提高电致变色玻璃的可靠性、耐久性和切换速度。
3
前瞻展望
电致变色玻璃有望成为未来智能材料发展的重要一环。
六、总结
电致变色玻璃的重要性
电致变色玻璃在建筑、汽车等领域的应用具有广泛的重要性。
未来发展展望
电致变色玻璃有望在新领域得到更广泛的应用和进一步的发展。
结束语
《电致变色玻璃》PPT课 件
第3章-光致变色与电致变色材料PPT课件
电致变色显示器、汽车自动防眩目后
视镜等。
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器件结构从上到下分别为：玻璃或透明基底材料、 透明导电层（如：ITO）、电致变色层、电解质层、 离子存储层、透明导电层（如：ITO）、玻璃或透明 基底材料。
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器件工作原理
• 加上一定的电压器件工作时，在两个透明导电层之间加 上一定的电压，电致变色层材料在电压作用下发生氧化 还原反应，颜色发生变化；而电解质层则由特殊的导电 材料组成，如包含有高氯酸锂、高氯酸纳等的溶液或固 体电解质材料以提供电致变色材料所需的补偿离子；
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3
➢1.2光致变色机理
机理：物质在光照 下由一种稳态结构 可逆地转变为另一 种稳态结构的化学
过程。
过程中的两种稳态结构称为双稳态结构。双 稳态结构间吸收波长差异越大，光致变色的 颜色分辨率越大；双稳态结构的稳定性越好， 材料的抗疲劳性就越好
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4
2.光致变色材料
• 理论上凡是具有双稳态结构的化合物，且 能在光驱动下实现双稳态结构的可逆转换， 这样的材料都可以作为光致变色材料。
离子存储层在电致变色材 料发生氧化还原反应时起 到储存相应的反离子，保 持整个体系电荷平衡的作 用，离子存储层也可以为 一种与前面一层电致变色 材料变色性能相反的电致 变色材料，这样可以起到 颜色叠加或互补的作用。
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电致变色器件的应用
1.电致变色玻璃
电致变色智能玻璃在电场作 用下具有光吸收透过的可调 节性，可选择性地吸收或反 射外界的热辐射和内部的热 的扩散，减少办公大楼和民 用住宅在夏季保持凉爽和冬 季保持温暖而必须消耗的大 量能源。同时起到改善自然 光照程度、防窥的目的。解 决现代不断恶化的城市光污 染问题。是节能建筑材料的 一个发展方向。
wo3电致变色原理
wo3电致变色原理电致变色是一种通过电场作用使材料的颜色发生变化的现象。
这种变色现象广泛应用于光电显示技术、智能玻璃、可穿戴设备等领域。
电致变色技术的实现离不开wo3这种材料。
wo3是一种具有半导体性质的氧化物材料，它的晶体结构是四方晶系。
wo3具有良好的电致变色性能，其原理是在外加电场的作用下，通过控制材料内部的电荷分布和晶格结构的变化，从而改变材料的光学性质，实现颜色的变化。
在wo3材料中，存在着钨原子和氧原子的离子键。
当外加电场施加在wo3材料上时，电场会影响材料中的电子分布和离子位置。
具体来说，外加电场会使wo3中的电子发生重排，形成正负电荷分布不均的情况。
这种电荷分布不均会引起wo3晶格结构的畸变，从而导致光的吸收和反射特性发生变化。
在没有外加电场时，wo3材料呈现出透明或淡黄色。
当外加电场施加在wo3材料上时，wo3的颜色会发生变化。
这是因为外加电场会引起wo3中电子的迁移，使电子填充到原本是禁带的能级中。
这种电子的迁移会导致wo3材料对特定波长的光的吸收增加，从而使材料呈现出不同的颜色。
电致变色的特点是可逆的。
当外加电场被移除时，wo3材料会恢复到原来的颜色。
这是因为wo3中的电子会重新回到禁带中，电荷分布和晶格结构也会恢复到初始状态。
除了wo3材料本身的特性外，电致变色的效果还与外加电场的强度和方向有关。
当外加电场的强度增加时，wo3材料的颜色变化更加明显。
而当外加电场的方向改变时，wo3材料的颜色也会发生相应的变化。
电致变色技术的应用非常广泛。
在光电显示技术中，电致变色材料被用于制作可调节透明度的显示屏。
通过控制电场的强度和方向，可以实现显示屏的透明度和颜色的调节。
在智能玻璃领域，电致变色技术可以实现玻璃的透明度调节，使玻璃在需要隔热或保护隐私时变得不透明，而在需要采光或观看外界景色时变得透明。
wo3电致变色技术通过控制材料内部的电子分布和晶格结构的变化，实现了材料颜色的变化。
电致变色~~~
光学中的一道光环--电致变色摘要随着现代化进程的高速发展，技术革新在各个领域如雨后春笋般出现。
备受瞩目的就是：电致发光、电致发光、太阳能等技术在世界各国勃勃兴起。
它的革新除了本行业的进步，也为其它的领域的发展提供了一个重要的契机。
近些年电致发光是一项研究很热门的一个领域。
电致变色的材料有很多种，可以在材料类型上进行分类，如无机变色材料，有机变色材料。
不同的材料在不同的条件下，所表现出来的功能有很大的差异，同时变色材料在一定程度上都有各自的缺陷，我们需要进行更深入的对其探讨、研究，以便做出出色的成果。
本文在参阅国内外对变色材料的研究的文献基础上，对电致变色这一现象进行深入的探讨。
了解电致变色的工作机理，材料组成，以及不同材料的优缺点，以便以后对电致变色的研究打下良好的基础。
太多关键字：技术革新，电致发光，电致发光，太阳能，变色材料，应用趋势，工作机理关键词 3-5就可以了绪论随着电致变色技术在汽车、建筑、印刷等大领域的广泛应用，我国电致变色技术研究出现了一个空前的热潮，石墨烯纳米材料、透明电极、导电聚合物等高科技产品和物质不断被开发出来。
许多的专家对变色材料进行深入的研究，并使许多的材料投入使用，起到巨大的经济效益。
而现实中，变色材料体现出他特有的性能，得到广大消费者的青睐。
为消费者提供便利的同时，促进了变色材料的新革命。
1电致变色的介绍1.1电致变色的概念电致变色(Electrochromism, EC)是指材料在紫外、可见光或(和)近红外区域的光学属性(透射率、反射率或吸收率)在外加电场作用下产生稳定的可逆变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。
具有电致变色性能的材料称为电致变色材料。
用电致变色材料做成的器件称为电致变色器件。
1.2 电致变色的工作原理电致变色材料在外加电场作用下发生电化学氧化还原反应，得失电子，使材料的颜色发生变化。
器件结构从上到下分别为：玻璃或透明基底材料、透明导电层（如：ITO）、电致变色层、电解质层、离子存储层、透明导电层（如：ITO）、玻璃或透明基底材料器件工作时，在两个透明导电层之间加上一定的电压，电致变色层材料在电压作用下发生氧化还原反应，颜色发生变化；而电解质层则由特殊的导电材料组成，如包含有高氯酸锂、高氯酸纳等的溶液或固体电解质材料；离子存储层在电致变色材料发生氧化还原反应时起到储存相应的反离子，保持整个体系电荷平衡的作用，离子存储层也可以为一种与前面一层电致变色材料变色性能相反的电致变色材料，这样可以起到颜色叠加或互补的作用。
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Scientific Reports 3, Article number:1936| doi:10.1038/srep01936
The structure of flexible elect质
高氯酸锂+丙烯碳酸酯 （LIPC） 六氟磷酸锂+多元碳酸酯（LB） 加入交联剂（物理交联和化学交联）
固态电解质
固态锂盐 （LiNbO3，LiTaO3）
全固态聚合物电解质 聚合物本体与盐 （PEO-LiCF3SO3）
聚合物本体与盐并加入无机填料
（PEO-LiClO4-Al2O3）
coloration efficiency (CE)
650nm 118.6 C−1 cm2 550nm 76.1 C−1 cm2
cyclic stability
The anodized crystalline WO3 nanoporous network with enhanced electrochromic properties
optical contrast (△T)
coloration time and bleaching time
contrast
coloration efficiency (CE)
cyclic stability
Efficient electrochromic materials based on TiO2@WO3 core/shell nanorod arrays
Setup and electrochromic performances of WO3 2H2O nanosheets-based flexibleelectrochromic device.
The preparation of WO ·2H O ultrathin nanosheets
Tb =69% Tc=21% △T=48% （800nm）
D=170–250 nm L=340 nm
Top view (a) and cross-sectional (b) SEM images of the ZNRs and top (c) and cross-sectional (d) views of the WO3-coated ZNRs
coloration time and bleaching time
optical contrast (△T)
coloration efficiency (CE)
CE= △(OD)/ △Q OD= log(Tb /Tc)
coloration time
bleaching time
cyclic stability
High-performance flexible electrochromic device based on facile semiconductor-to-metal transition
离子储存层
TiO2阵列或薄膜 ，ZnO阵列或薄膜等
电致变色材料
过渡金属氧化物
WO3 MoO3 BiO3 V2O5 Nb2O5 （阴极着色）
灵巧窗
NiO IrOx CoO3 Rh2O3 MnO （阳极着色） 人造卫星热控装置
Ir(OH)3 NiOxHy
电致变色书写纸
普鲁士蓝系统
普鲁士蓝 普鲁士黑 普鲁士绿 普鲁士白 电致变色显示器
Optical modulation range (%) and Switching speed (s)
WO3
TiO3@200WO3
TiO3@400WO3
TiO3@600WO3
The TiO2@400WO3 core/shell nanorod array film sustains a transmittance modulation of about 40% even after subjected for10,000 cycles,indicating that the TiO2@WO3 core/shell nanorod array film possesses quite good cycling durability
电致变色器件
电致变色是指材料的光学属性（反射率、透过率、吸 收率等）在外加电场的作用下发生稳定、可逆的颜色 变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变 化。具有电致变色性能的材料称为电致变色材料，用 电致变色材料做成的器件称为电致变色器件。
Structure
常用电极材料
FTO ITO 掺Al的ZnO PET等
Nanoscale, 2012, 4, 5980
XRD pattern of an as-sputtered W film (orange line), an as-anodized W oxide nanoporous network (blue line) and the network after annealing at 450 C in air
紫罗兰
俗称：1,1-双取代基-4,4-联吡啶
汽车后视镜 显示器
导电聚合物
聚吡咯 聚苯胺 聚噻吩
灵巧窗 显示器
镧系元素与过渡金属元素 的配位络合物及金属聚合物
金属酞化青
金属氢化物 亚硝酰基含氧钼络物 可调转换镜
聚[Ru2+ (vbpy)2(py)2]Cl2
近红外开关装置
[Lu(PC)2]
显示器
Main Parameters
Solar Energy Materials&Solar Cells117(2013)231–238
b TiO2 nanorods d=80-100nm L=700nm f WO3 film
TiO2@200WO3
TiO2@400WO3
TiO2@600WO3
a,b TiO2 nanorod
c,d TiO2@200WO3 core/shell nanorod array
High optical switching speed and flexible electrochromic display based on WO3 nanoparticles with ZnO nanorod arrays’ supported electrode
Nanotechnology 20 (2009) 185304 (6pp)