三氧化钨电致变色原理
电致变色材料的研究进展及其应用研究
电致变色材料的研究进展及其应用研究电致变色材料是一种通过外加电场来改变颜色的材料。
随着科技的发展，电致变色材料逐渐成为了研究领域的热点之一。
本文将介绍电致变色材料的研究进展及其应用研究。
一、电致变色材料的研究进展电致变色材料的研究可以追溯到20世纪50年代。
最早的电致变色材料是银鹏石，但是它的色彩变化缓慢，无法应用到实际生产中。
直到80年代初，氧化钨（WO3）作为电致变色材料被发现，此后，一系列其他的电致变色材料纷纷涌现，如氧化钒（VO2）、氧化钼（MoO3）等等。
同时，研究者们也不断探索新的电致变色材料，并在这基础上开展深入的研究。
目前，电致变色材料的研究已经涉及到了几乎所有的化学元素，包括传统元素如铜、锌、铁等，也包括一些罕见的元素如稀土元素等。
二、电致变色材料的应用研究电致变色材料的应用范围非常广泛，涉及到生活、应用科技、商业等多个领域。
1.智能玻璃智能玻璃是电致变色材料应用最为广泛的领域之一。
智能玻璃可以根据外界光线、温度、湿度等变化而改变玻璃的透明度或者反射率。
这种材料被广泛应用于建筑、交通、家居等领域，目前，已经出现了热辐射式智能窗、电子窗帘等应用。
2.彩色显色电致变色材料可以在外加电场的作用下改变其颜色，这种性质可以被用于色彩显示。
因此，电致变色材料被应用在各种显示器件中，如平板电视、手机屏幕、电子书等。
3.传感应用电致变色材料的颜色变化还可以用于传感应用。
例如，将电致变色材料纳入电路板中，当电路板出现故障时，颜色的变化可以告知用户。
4.防窃听电致变色材料的颜色变化还可以被用于防窃听。
当窃听设备在被检测区域内时，电致变色材料会改变颜色，从而告知用户是否存在窃听器。
5.光伏太阳能电致变色材料的研究还涉及到了光伏太阳能。
当前，太阳能电池的颜色和透明度都比较单一，不符合市场需求。
但是，如果可以将电致变色材料应用于太阳能电池上，这些问题就能够得到有效解决。
三、电致变色材料的未来发展趋势在未来，电致变色材料的研究将会更加深入和广泛。
电致变色材料的变色机理及其研究进展_沈庆月(1)
*教育部跨世纪优秀人才资助项目;江苏省自然科学基金项目资助(BK2004121)沈庆月:女,1981年生,硕士研究生,从事功能高分子材料研究 陆春华:通讯联系人 E -mail:chhlu@电致变色材料的变色机理及其研究进展*沈庆月,陆春华,许仲梓(南京工业大学材料学院,南京210009)摘要 电致变色材料是目前公认的最有发展前途的智能材料之一。
简要介绍了无机电致变色材料(如WO 3、M oO 3、N iO 、Ir O x 等)和有机电致变色材料(如紫罗精、稀土酞花菁、聚苯胺等)这两种不同类型的变色材料及其研究现状,阐述了电致变色现象及其变色机理,并展望了其应用前景和发展方向。
关键词 电致变色 有机电致变色材料 无机电致变色材料 变色机理中图分类号:O 484 文献标识码:AColor -changing Mechanism of Electrochromic Materials and Their Research ProgressSHEN Qingyue,LU Chunhua,XU Zhongzi(Colleg e of M ater ials Science and T echnolog y,N anjing U niv ersity of T echno lo gy ,N anjing 210009)Abstract Elect rochro mic material is one kind of ackno w ledg ed prospect ive int elligence mater ials at present.In t his ar ticle,inorg anic electro chr omic materials such as W O 3,M o O 3,N iO ,Ir O x and o rg anic elctro chr omic materialssuch as v io log en,ra re earth pht halocyanin,po ly aniline and their cur rent situatio n are briefly intro duced.A t the same time,t heir color -changing mechanisms ar e explained,and their applicat ion fo reg round and dev eloping directio n are pr esented.Key words elect rochro mism,or ganic electro chr omic material,ino rg anic electr ochrom ic mater ial,co lo r -chan -g ing mechanism电致变色(Electr ochro mism,简写为EC)是指在电流或电场的作用下,材料发生光吸收或光散射,从而导致颜色产生可逆变化的现象。
电致变色技术
电致变色技术
简单来说，所谓的电致变色就是材料（EC薄膜）的光学属性（反射率、透过率、吸收率）在外加电场的作用下发生稳定、可逆的颜色变化的现象。
EC薄膜材料在电场作用下会发生氧化还原反应，产生对光的透过率和反射率的变化，进而实现产品外观颜色或透明度的变化。
有关于电致变色的记录最早可追溯到20世纪30年代，当时有德国科学家首次注意到氧化钨的电化学着色现象。
电致变色的概念则于20世纪60年代正式提出，1969年就曾有人使用WO3薄膜（一种变色材料）做出了电致变色器件。
在智能手机之前，电致变色工艺主要应用在建筑和交通领域，比如一些高端酒店会使用基于电致变色的灵巧窗，这种窗户可通过改变自身颜色来控制射入房间的光照强度，不仅可以实时保护隐私还能带来冬暖夏凉的效果。
再比如，很多飞机也早已淘汰了机械式遮阳板，改用基于电致变色材料做的舷窗，可手动或自动调节窗户颜色的深浅从而达到遮阳的效果。
此外，电致变色工艺还出现在了很多汽车上，一些防眩光的后视镜就利用电致变色技术自动变色来减少反射率，部分
新款的电动汽车还使用电致变色材料作为内部的装饰以提升科技感。
电致变色材料综述
电致变色材料制备技术综述电致变色材料概述电致变色是在电流或电场的作用下，材料发生可逆的变色现象。
早在本世纪30年代就有关于电致变色的初步报道。
60年代，Pkat在研究有机染料时，发现了电致变色现象并进行了研究。
1969年，Deb发现在施加电压的情况下，MoO3和WO3具有电致变色效应，Deb 在此基础上进行了深入的研究并研制出了第一个薄膜电致变色器件。
电致变色材料因为在智能窗（smart window）、汽车防炫后视镜、电致变色显示器等方向具有巨大的潜在应用价值，正受到越来越多的关注。
波音公司最新的波音787梦想客机上就使用了电致变色旋窗设计，电致变色也正在走向产业化，具有广阔的市场前景。
目前电致变色材料主要包括两种，即无机电致变色材料和有机电致变色材料。
许多过渡金属氧化物具有电致变色效应。
普遍认为无机电致变色材料由于电子和离子的双注入和双抽出发生氧化还原反应而具有电致变色效应。
根据材料是在氧化态或者还原态着色可分为还原态着色电致变色材料如W、Mo、V、Nb和Ti的氧化物和氧化态着色电致变色材料如Ir、Rh、Ni和Co等的氧化物。
有些材料如V、Co和Rh的氧化物在氧化态和还原态均会呈现不同的颜色。
普鲁士蓝也是一种具有多种变色特性的电致变色材料，能在暗蓝色、透明无色(还原时)、淡绿色(氧化时)等颜色之间转变。
有机电致变色材料包括氧化还原型化合物如紫罗精，导电聚合物如聚苯胺、聚噻吩和金属有机螯合物如酞花菁等。
无机电致变色材料由于化学稳定性好，制备工艺简单等优点，是人们研究的重点，WO3作为最早发现的一种电致变色材料，由于性能优越，价格低廉等优点，是研究最为详细的一种电致变色材料。
目前对电致变色材料性能的研究主要集中在四点：1.颜色和对比度的提高，包括变色对比度的提高和变色光谱的展宽，例如将铌氧化物和ITO纳米晶复合，使材料同时具备对可见光和近红外光电致变色的效应。
2.变色效率，电致变色薄膜的吸光度的变化值与所注入的电荷直接相关，变色效率即电致变色薄膜的吸光度的变化值与单位面积所注入的电荷的比值。
WO_3薄膜的电致变色与响应时间机理
第40卷第5期人工晶体学报Vol．40No．52011年10月JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS October ，2011WO 3薄膜的电致变色与响应时间机理研究杨海刚1，2，宋桂林1，2，张基东1，2，王天兴1，2，常方高1，2（1．河南师范大学物理与信息工程学院，新乡453007；2．河南省光伏材料重点实验室，新乡453007）摘要：采用直流反应磁控溅射方法制备了纳米WO 3薄膜，研究了溅射气压对WO 3薄膜的表面形貌和微结构的影响。
利用X 射线衍射仪和扫描电子显微镜对WO 3的微结构进行了表征。
采用紫外-可见分光光度计和循环伏安测试系统对样品的电致变色及响应时间性能进行了研究。
结果表明，纳米WO 3薄膜的微孔结构特征具有较大的比表面积，有利于改善其电致变色性能。
当溅射气压为4Pa 时，WO 3薄膜在可见光区的电致变色平均调色范围达到了71．6%，并且其着色响应时间为5s ，漂白响应时间为16s 。
关键词：WO 3薄膜；磁控溅射；电致变色；响应时间中图分类号：O484．1文献标识码：A 文章编号：1000-985X （2011）05-1316-06收稿日期：2011-05-03；修订日期：2011-07-25基金项目：河南省重点科技攻关计划项目（102102210184）；河南省教育厅自然科学研究项目（2010B140008）作者简介：杨海刚（1977-），男，河南省人，博士，副教授。
E-mail ：hgyang@htu．cn Response Time and Electrochromic Mechanism of WO 3FilmsYANG Hai-gang 1，2，SONG Gui-lin 1，2，ZHANG Ji-dong 1，2，WANG Tian-xing 1，2，CHANG Fang-gao 1，2（1．College of Physics and Information Engineering ，Henan Normal University ，Xinxiang 453007，China ；2．Henan Key Laboratory of Photovoltaic Materials ，Xinxiang 453007，China ）（Received 3May 2011，accepted 25July 2011）Abstract ：Nanoscaled tungsten oxide films were fabricated by reactive DC magnetron sputtering．Theinfluence of deposition gas pressure on surface morphology and microstructure of tungsten oxides wasstudied．X-ray diffraction （XRD ）and scanning electron microscopy （SEM ）were utilized to characterizethe micro-structural of the prepared thin films．Electrochromic and response time properties wereresearched by simultaneous spectrophotometric and cyclic voltametric measurements of tungsten oxides．The investigation results showed that micro-porous nanostructure has strong effects on the electrochemicaland chromogenic properties ，which depending on the specific surface area．For deposition gas pressurebeing 4Pa ，the modulating range of the visible optical transmittance can reach 71．6%，the coloredresponse time is 5s ，and the bleached response time is 16s．Key words ：WO 3thin films ；magnetron sputtering ；electrochromism ；response time1引言电致变色材料由于在较小的电压（＜10V ）驱动下能够改变其光学性能，进而调节对光的透射、反射、吸收性能。
电致变色材料的研究与应用进展
电致变色材料的研究与应用进展摘要：电致变色材料在显示、开关、无炫光镜、电致变色存储、建筑窗玻璃、轻质窗玻璃等方面有着广泛的应用。
电致变色材料由于其结构多样、独特的氧化还原性能，在电致变色领域得到了广泛的应用。
综述了电致变色材料的类型和变色机理，并对其在电致变色方面的发展及应用进行了简要介绍。
关键词：电致变色;有机材料;无机材料;应用前景;研究进展前言：上个世纪三十年代，对有机染料的研究表明，某些物质在通人电流（或电压）作用下，会产生可逆的改变，此后便有了相关的研究报告，直至1960年代普拉特提出电致变色，才引起了人们的注意。
本文对电致变色材料及其应用前景进行了总结和分析。
1电致变色材料概述电致变色是一种材料在施加正、负交变电场或电压时，其反射率、透光率等的光学性质会出现一种稳定的可逆性改变，其外观呈现出一种具有可逆色彩和透明度的可逆改变。
电致变色材料是一种电致变色材料，而电致变色元件则是一种电致变色材料。
目前，电致变色材料的色彩改变已经不仅仅限于用眼睛能看到的范围，而且可以用来反映近红外、远红外、微波等电磁区。
2电致变色材料的研究2.1有机电致变色材料2.1.1有机材料电致变色机理某些溶液中存在的离子与分子络合物是电致变色物质，他们会失去一个正极的电子，或者在阴极制造一个电子。
它们都有吸色性，或与原来的物质不一样。
某些物质有超过两种氧化态，可以进行单一或多个电子的反应，每一次反应的颜色都不一样。
2.1.2有机电致材料的分类有机电致变色材料的色彩改变通常是多色的，可以很好地利用分子设计使其性能得到最好地改善。
根据其变色机制，可将其归结为三种类型：小分子氧化还原反应、导电聚合反应、金属有机鳌合体反应等。
（1）普鲁士蓝普鲁士蓝的颜色是普鲁士的蓝色，是一种能在深蓝色、透明无色（还原时）和淡绿色（氧化时）之间发生变化的电致变色材料。
其化合物为典型的杂价态，具有很高的变色效率，可以通过牺牲阳极法和电化学沉积法来制作[1]。
电致变色~~~1
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。
电致变色
电致变色材料一、定义：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。
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。
如：电致变色层材料采用的是阳极氧化变色材料，则离子存储层可采用阴极还原变色材料。
二、电致变色材料的分类1.无机电致变色材料和有机电致变色材料2.无机电致变色材料(三氧化钨（WO3）、五氧化二钒（V2O5）、氧化镍（NIO）、二氧化钛（TIO2）)等。
3.有机电致变色材料（有机小分子电致变色材料、高分子电致变色材料）三、电致变色器件及性能指标电致变色器件的典型结构：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。
按结构分类：1.溶液型电致变色器件（有机小分子）2.半溶液型电致变色器件（芳香类紫精化合物、含有甲氧基的芴类化合物）等。
3.固态电致变色器件（金属氧化物、普鲁士蓝、含有有机酸基团的紫精以及导电高分子）。
四、电致变色器件性能1.电致变色反差2.电致变色效率3.开关速度4.稳定性5.光学记忆五、电致变色材料应用领域电致变色智能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。
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三氧化钨电致变色原理
三氧化钨（WO3）是一种常见的电致变色材料，它具有良好的光学和电学性质，能够在外加电场的作用下发生明显的颜色变化。
其电致变色原理主要基于其特殊的电导特性和光学性质。
一、电导特性
三氧化钨是一种半导体材料，具有良好的电导性能。
在低温下，WO3表现为n型半导体，具有较高的电导率；当温度升高或掺杂杂质时，其电导率会显著增加，过渡到较高的电导态。
这种特性使得电场能够对三氧化钨材料产生明显的影响。
二、电致变色机制
在正常情况下，三氧化钨的电导率较低，呈现灰色或绿色。
但当外加电场作用于该材料时，电场会改变材料中电子和空穴的运动，从而显著改变电导性能，导致颜色的变化。
具体来说，当施加正电场时，电场会向WO3材料中输入能量，使其电导率增加，材料处于高电导态，此时材料呈现蓝色。
当施加负电场或取消外加电场时，电场向WO3材料中输出能量，使其电导率降低，材料恢复到低电导态，颜色会变为灰色或绿色。
三、光学性质的变化
三氧化钨的电致变色也涉及到其光学性质的变化。
在高电导态时，WO3材料对可见光有较高的吸收，因此呈现较深的颜色（如蓝色）。
而在低电导态时，WO3材料对可见光的吸收较低，透明度较高，所以呈现较浅的颜色（如灰色或绿色）。
四、电致变色器件应用
基于三氧化钨电致变色原理的器件广泛用于智能光控玻璃、电致变色镜等领域。
通过控制施加在材料上的电场，可以实现器件的颜色变化和透明度的调节。
总结起来，三氧化钨电致变色原理基于该材料的电导特性和光学性质的变化，在外加电场的作用下，通过调节其电导率和光学吸收来实现颜色的变化。
这种原理应用广泛，且具有实用性，为现代光电技术领域带来了许多新的应用和机会。