三氧化鎢電致變色薄膜

電致變色（Electrochromism, EC）是材料在外電場(chǎng)作用下自身顏色發(fā)生可逆變化的現(xiàn)象，研究發(fā)現(xiàn)許多過(guò)渡族金屬氧化物具有電致變色特性，這些金屬氧化物按著色方式可分為還原過(guò)程陰極著色材料（如W、Mo、V、Nb和Ti的氧化物）和氧化過(guò)程陽(yáng)極著色材料（如Ir、Rh、Ni、和Co等氧化物）。其中，WO₃是研究得最多的一種陰極著色電致變色材料。

關(guān)于WO₃薄膜的電致變色機(jī)理，目前引用最廣泛的就是Faughnan提出的價(jià)間躍遷理論，即因外加電場(chǎng)的作用，電子和陽(yáng)離子礦分別從薄膜兩側(cè)同時(shí)注入WO₃中，電子被W原子俘獲形成局域態(tài)，金屬離子M⁺則駐留在此區(qū)域形成深藍(lán)色鎢青銅化合物M_xWO₃在M_xWO₃中存在不同價(jià)態(tài)的W離子，電子在鄰近不同價(jià)態(tài)W原子之間的躍遷導(dǎo)致WO₃薄膜顏色發(fā)生變化。其電化學(xué)過(guò)程如下式所示：

WO₃(無(wú)色) +xM⁺+xe^-→M_xWO₃（深藍(lán)色）
式中M一般為H、Li、Na 、Ag等，0＜x＜1，例如H+注入后形成H_XWO₃。

利用WO₃的電致變色效應(yīng)，研究人員已將其制備成各種電致變色器件應(yīng)用于實(shí)際生活中。電致變色器件具有許多優(yōu)良特性，如透光率可在較大范圍內(nèi)連續(xù)變化（實(shí)用化需達(dá)到4:1以上），并可由人工隨意調(diào)節(jié)；驅(qū)動(dòng)電壓低（1~2V），且電源簡(jiǎn)單，耗電省；在顯示上無(wú)視角限制，有存儲(chǔ)功能且存儲(chǔ)時(shí)不消耗電能等。這些特性使得三氧化鎢電致變色材料在光學(xué)信息和儲(chǔ)存顯示器、軍事偽裝、特種智能窗等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。另外，在外加脈沖電壓作用下，WO₃可以在無(wú)色和深藍(lán)色之間可逆變化，因而也可用作光致開(kāi)關(guān)。