氧化钼电致变色材料与器件

电致变色材料具有可逆的颜色转变特性,在智能窗、显示器、防眩后视镜、电子纸、军事伪装等领域应用广泛。相对于其它种类的显示器件,电致变色显示器件具有色彩丰富、对比度高、无视盲角、断电后仍显色等优点。作为一种典型的阴极着色电致变色材料,氧化钼具有响应时间短和着色态更接近于人眼对光线的敏感波段等优点,使得由氧化钼组成的电致变色器件具有重要的研究价值。本文简要介绍了电致变色、电致变色材料与器件的定义及其应用,尤其电致变色技术最近在智能手机上得到了示范应用,表明电致变色技术未来有良好的发展前景。然后,详细综述了氧化钼薄膜的制备、氧化钼的改性、氧化钼电致变色器件的研究进展。最后提出了氧化钼电致变色薄膜与器件当前存在的问题和解决的途径,并对其发展前景进行了展望。     

TiO2纳米晶半导体电极及有机-无机电致变色器件的研究

通过丝网印刷工艺，制备了具有高的比表面积的纳米晶氧化钛薄膜，通过有机／无机复合，在氧化钛薄膜表面吸附了单层的电变色子，制备成纳米晶电极并且装配成三明治结构的电致变色器件．通过紫外可见分光光度计表征，该器件的着色态透过率为4％，退色态透过率为85％．其在智能窗、平板显示器、电子书和电子报纸等领域具有潜在的应用前景．     

基于氧化钨和氧化镍的电致变色器件研究进展

电致变色器件(Electrochromic Devices, ECDs)是一种颜色变化受电压调控的智能装置,具有工作温度范围宽、光学对比度高、可逆双稳态性能好、驱动电压低和能耗低等优点,在智能动态调光窗、全彩色电子显示屏、防眩光护目镜、自适应双隐身伪装以及可视化储能等领域展现出了巨大的应用潜力。阴极着色材料氧化钨(WO₃)和阳极着色材料氧化镍(Ni O)是两种被广泛研究的无机电致变色材料,由WO₃和NiO薄膜组成的互补型电致变色器件在大规模智能窗的应用中具有极高的商业价值。改善电致变色器件的综合性能如光学调制范围、响应速度、循环寿命和耐候性等问题一直备受关注。本文围绕互补型电致变色器件的结构组成,综述了基于WO₃和NiO的电致变色全器件的近期研究进展。首先分别阐述了WO₃和NiO薄膜的电致变色机理和衰退机制,讨论了改进制备工艺、元素掺杂改性、设计纳米结构和引入复合材料这四种薄膜性能优化策略的作用和最新研究进展,其次,按照器件的组成成分和结构设计介绍了互补型电致变色全器件的分类体系,总结了各组分材料的...     

WO3薄膜氢致变色机理的研究进展

WO3有着良好的氢致变色效应,是一种优异的氢敏感材料.对WO3薄膜氢致变色机理的研究有助于研制出更高灵敏度的WO3基氢敏传感器.目前,关于WO3薄膜的氢致变色机理主要有3种模型,即能级模型、价间跃迁模型和色心模型.分别评述了这3种理论,同时结合作者在WO3薄膜氢敏性能方面的实验研究工作,提出WO3薄膜氢致变色机理与钨离子在W6 ～W5 之间的价间跃迁和O离子的化合环境及含量的变化有关.     

二氧化钒热致变色薄膜的制造策略与先进应用

智能包装是印刷与包装行业新的发展方向,实现了包装与消费者高效便捷的信息交互。智能包装材料的研发以实现不同功能的智能包装技术为基础,其中二氧化钒（VO2）是制备热致变色膜的主要材料之一,广泛应用于智能隔热控温材料领域。在VO2的多种晶形结构中,具有半导体特性的M相在68 ℃ 时可逆相变为金属R相,能够阻挡太阳光波中的红外波段以达到主动调控温度的目的。为此,对VO2热致变色薄膜的相变温度及光学性能的调控方法进行综述,调控方法主要以层状结构为研究基础,通过元素掺杂、不同材料复合及表面改性等方式改善VO2薄膜的性能,这种智能包装材料可以有效调控产品所处的环境温度,因此更加适用于日常生活,并为产品质量提供保证。同时,展望了VO2薄膜的应用发展趋势。     

热致变色二氧化钒薄膜的研究进展

二氧化钒薄膜具有优异的热致变色特性,已成为功能材料领域研究的热点.结合二氧化钒的结构分析了其热致变色特性;综述了二氧化钒薄膜的制备方法,着重评述了溅射法、化学气相沉积法及溶胶-凝胶法等几种常用方法;阐述了二氧化钒薄膜在智能窗、新兴光子晶体、伪装隐身技术方面的应用前景;最后指出了其今后的研究与发展方向.     

层状自组装聚苯胺纳米复合电致变色薄膜的制备与性能

质轻、柔性、多色电致变色材料是柔性电致变色显示技术实用化、进而取代目前阴极射线管和液晶显示技术的关键。主链共轭型本征态导电聚合物聚苯胺因其原料来源广泛、转换电势低、变色范围宽、易于制成柔性薄膜而成为制备全固态柔性电致变色器件的首选材料。基于静电作用的层状自组装技术，能在分子层次上实现诸多材料的复合，并实现结构与性能的调控，因此成为设计组装具有特定性能的聚苯胺纳米复合电致变色薄膜的重要方法。讨论了层状自组装聚苯胺纳米复合电致变色薄膜的制备与性能，认为采用结构与性能可控的纳米结构层状自组装技术制备聚苯胺纳米复合电致变色薄膜是提高其综合性能并最终实用化的重要途径。     

编者按：电致变色在中国

电致变色自上世纪六十年代被发现以来, 已有五十余年的发展历史。电致变色材料是一种在外加电场下颜色可以发生可逆转变的材料。电致变色材料的可调光谱范围广, 可以实现从可见到中远红外的宽波段调控, 在智能窗、显示、防炫目后视镜、智能热控和伪装等领域具有广泛应用前景。近十年来, 电致变色研究呈现蓬勃发展的态势, 尤其是在中国, 电致变色吸引了纳米材料、真空镀膜、锂离子电池、超级电容器、传感、显示等领域的研究人员涉足这一交叉学科领域, 并逐渐成为研究热点之一。     

柔性电致变色材料的研究与发展

随着可穿戴电子器件的应用普及,柔性电子器件已经成为当前研究的热点。柔性电致变色器件因具有绿色环保、低成本、可大面积、适应性强和生产运输方便等优良特性,在新型智能显示、建筑智能窗、汽车后视镜、智能眼镜、可穿戴设备和军事伪装等众多领域得到广泛应用。从柔性电致变色结构出发,讨论了柔性衬底、电极材料、电致变色材料和电解质材料等功能层,指出了提升柔性电致变色器件性能的关键,明确了器件材料与结构的关系,指出其当前存在的问题并对未来的发展趋势做出展望。     

多功能电致变色器件:从多器件到单器件集成

电致变色是在外加电场驱动下通过材料氧化还原反应可逆地改变颜色或光学性质的现象。自发现电致变色现象以来,由于其具有色彩丰富、节能环保和智能可控等优点,电致变色技术已应用于智能窗、智能显示、防炫目后视镜等领域。随着近些年光电技术的快速发展,涌现了一系列具有高度集成特性的产品,电致变色技术也朝着功能化智能化的方向发展:结合绿色能源技术,使自供能电致变色系统进一步降低了建筑能耗;利用电致变色可视化的优点,电致变色与其他功能器件的集成使信息读取更加快速便捷;由于电致变色器件与多种功能器件具有相似的结构、电化学原理和活性成分,电致变色器件也逐渐从单一的色彩变化,向变色红外调控、变色储能及变色致动等多功能的方向发展。电致变色多功能集成也极大地推动了电致变色技术的进一步发展。本文详细综述了电致变色原理的多器件/单器件多功能集成系统的前沿进展,例如自供能电致变色、电致变色传感、电致变色红外调控以及电致变色储能等方向,并介绍了不同类型多功能电致变色器件集成模式、结构设计和性能优化,同时也针对电致变色多功能应用所面临的挑战与未来可能的发展方向进行了总结与展望。     

无机电致变色材料反射特性研究进展

电致变色材料是一种在外加电场下,颜色可以发生可逆转变的材料。电致变色材料可调的光谱范围广,可以实现从可见到中远红外的宽波段调控,在智能窗、显示、防炫目后视镜、智能热控和伪装等领域具有广泛应用前景。目前对无机电致变色材料的研究大多是关于透过特性的研究,对于反射特性的研究较少,这主要是因为无机变色材料大多颜色单一,且不如有机变色材料容易设计。近年来,通过一些特殊的制备方法和结构设计,无机变色材料反射特性的研究逐渐受到科研人员的重视。本文从无机电致变色材料的反射特性出发,详细介绍了无机电致变色在可见–近红外到中远红外波段的反射光谱调控方法和原理,综述了最新研究进展。在可见波段,反射特性调控主要通过制备五氧化二钒及其掺杂化合物、一维光子晶体微结构、法布里–珀罗纳米谐振腔结构和局域表面等离子共振等方式实现。在红外波段,主要利用氧化钨等材料的分子振动吸收和德鲁德自由电子气体理论等理论设计制备红外反射型电致变色器件。最后,对未来无机电致变色材料反射调节的实际应用进行了展望。     

二氧化钒薄膜的制备及光电性能研究进展

二氧化钒(M/R相)作为一种典型的热致相变材料,在诸多领域都有着广阔的应用。仅在68℃左右便可发生高温金属相-低温半导体相的完全可逆相变,且相变前后材料的光学、电学等特性均会发生明显变化。基于该特性,二氧化钒可应用于设计各种近红外和中红外调制器件,如“智能窗”、光学器件、军事防护器件等,并具有极高的实用价值。二氧化钒热致变色性能的优劣在很大程度上取决于薄膜的合成方法和制备过程中的参数调控,首先总结了关于二氧化钒相变机理的探索研究,其次重点概述了近几年二氧化钒薄膜制备方法的研究进展,包括磁控溅射法、脉冲激光沉积法、溶胶-凝胶法、分子束外延法和溶剂热/水热法等,并讨论了各种制备技术的优缺点。另外,在改善薄膜的热致变色性能方面,总结概述了掺杂和复合工艺对薄膜性能的影响。最后,对二氧化钒薄膜存在的问题及其未来的研究及应用方向进行了讨论与展望。     

电子束蒸发制备氧化钨、氧化镍薄膜的电致变色性能

电致变色(EC)材料在外加电压作用下能可逆地改变其光学性能.其中氧化钨与氧化镍是典型的电致变色用材料.本文用电子束蒸发的方法在ITO玻璃基片上制备了此两种薄膜,研究了热处理工艺对薄膜结构与电致变色性能的影响.电致变色性能由电化学方法测试.封装的半固态智能窗器件具有很好的电致变色性能.     

热致变色过渡金属配合物的变色机理及应用

社会的智能化是未来发展的必然趋势。智能材料作为智能化变革的基础，成为了近几年研究的热点。热致变色材料是一种智能变色材料，可以随着外界温度的改变发生颜色变化，被广泛应用于智能窗、温度传感、防伪、智能纺织、变色涂料等领域。热致变色材料的种类繁多，其中过渡金属配合物热致变色材料通常变色温度较低、变色现象明显并且拥有较独特的电子传递特性，具有良好的应用前景，受到了研究者的广泛关注。在热致变色过渡金属配合物发展初期，科学家们主要研究的是配合物的结构和变色机理，关于配合物应用方面的研究很少，这主要是由于热致变色过渡金属配合物自身具有缺陷(如摩尔吸光系数低、变色需要溶剂等)。在最近十几年，科学家们通过各种方法手段增加热致变色过渡金属配合物的实用性，例如使用离子液、新型配体以及与其他功能材料复合等手段，使热致变色过渡金属配合物在各个领域的应用都取得了很大进展，但相关综述还较少。只有掌握热致变色材料的变色机理，才能更好地设计符合不同应用场景的热致变色材料，本文首先对热致变色过渡金属配合物的变色机理进行介绍，常见变色机理包括构型变化、配体改变、自旋交叉，然后归纳总结了最近几年热致变色过渡金属配合物在温度传...     

纳米晶及非晶镁基贮氢合金薄膜的研究进展

镁基储氢材料是应用前景非常广阔的一类储氢材料,具有储氢量大、环境友好、成本低等优点,而镁基储氢薄膜材料是镁氢薄膜电池的重要基础。本文综述了纳米晶或非晶合金镁基贮氢合金薄膜的制备工艺、电极应用和电化学稳定性等几个方面的国内外研究概况。指出了镁基储氢合金薄膜材料研究目前存在的问题及研究趋势。     

磁控溅射沉积气致变色WO_3薄膜研究进展

氧化钨薄膜因其特殊的物理化学性质,在智能窗、传感器等诸多新领域具有广泛的应用前景。为使WO_3薄膜气致变色特性得到良好的应用,需要制备新型纳米结构氧化钨薄膜。磁控溅射是工业制备WO_3薄膜的有效方法之一。掠射角磁控溅射是在传统磁控溅射基础上发展的新型薄膜制备技术,通过将衬底倾斜一定角度,可制备出具有高结晶度、大比表面积、排列规则的纳米结构WO_3薄膜。综述了氧分压、溅射功率及热处理等磁控溅射参数对WO_3薄膜组成、形貌、晶体结构等的影响,重点介绍了具有独特优势的掠射角磁控溅射技术,及利用其制备得到的纳米结构WO_3薄膜在智能窗和气体传感器等方面的应用,提出了掠射角磁控溅射制备纳米结构WO_3薄膜存在的问题及未来发展趋势。     

溶胶-凝胶旋涂法制备电致变色智能窗用钛酸锂薄膜

从可见光到近红外波段透过率可调制的电致变色材料,对于智能窗及其热管理方面的应用来说极具吸引力.钛酸锂是一种有潜力的电致变色阴极材料,但对其在智能窗领域的应用前景还缺乏相关的数据支持.本工作采用溶胶-凝胶旋涂法制备透过率高、结晶性好的钛酸锂(Li4Ti5O12)薄膜,通过联用电化学工作站和紫外-可见分光光度计原位表征了其...     

无机智能节能窗

传统节能窗仅对太阳能(如阳光控制型)、热辐射(如Low-E玻璃)或者热对流(如中空玻璃)起阻隔作用,智能节能窗则可以在特定刺激下(环境温度、电场、气体、光照变化等)自主调节自身光谱透反射特性,从而机敏地调整进入室内的太阳能或者热量,实现更高效的节能。作为智能节能窗的核心,变色节能材料可分为有机和无机变色材料。相对于有机材料,无机变色材料具有抗老化性能强、变色持续时间长、热稳定性能好等优点,是目前主要的智能节能窗材料。介绍了最常见的4种无机变色(热致变色、电致变色、气质变色和光致变色)材料,包括其发展历史、节能原理或者变色机理、主要制备工艺和目前存在的问题或者研究现状等,并就各种智能节能窗材料的发展趋势进行了展望。     

基于智能变色的发射率可调型薄膜研究进展

介绍了基于电致变色和热致变色的可变发射率薄膜及器件的基本原理及目前的研究现状,重点总结了三氧化钨(WO3)、导电高分子(CPs)、钙钛矿型复合氧化物(A1-xBxMO3)、二氧化钒(VO2)等四类典型红外发射率可变材料。最后针对电致变色和热致变色分别提出了存在的具体问题,对我国智能变色发射率可调型薄膜及器件的发展进行了展望。     

电致变色材料、器件及应用研究进展

电致变色材料具有结构可控、色彩丰富、成本低廉、节能低耗等特点,是目前最具应用前景的智能材料之一。概述了电致变色器件的基本结构、变色机理,着重介绍了电致变色器件各层材料(透明导电层、电致变色层、电解质层、离子储存层)的特性要求及研究现状,举例说明了其在智能窗、防眩目汽车后视镜、电子纸、传感器、军事伪装中的应用。