期刊名称：《中国钨业》
国内统一刊号(CN)：CN11-3236/TF 国际标准刊号(ISSN)：ISSN1009-0622 创办日期：1986年 刊 期：双月刊 电 话：0797-8106067 网址：zgwu@chinajournal.net.cn
主管部门：中国有色金属工业协会 主办单位：中国钨业协会
作为三氧化钨（WO_3）基电致变色智能窗的重要组成部分，电解质层在阻隔电极直接接触和促进离子传导方面发挥着不可替代的作用。然而，电解质对智能窗电致变色性能的影响机制尚未完全阐明，严重制约了高性能电致变色智能窗的开发。本文系统分析了不同电解质类型及其各组分对智能窗电致变色性能的影响，从电解质-电极界面反应动力学角度分析性能衰退机制，并重点阐明了材料溶解和“离子捕获”效应的微观过程。基于这些理论认识，本文进一步总结归纳了电解液添加剂、“盐包水”体系和离子液体等电解液改性策略的性能提升机制，为研制下一代高性能WO_3基电致变色智能窗指明了创新方向。
双波段电致变色器件可以选择性调控可见光和近红外波段透过率，在最大限度利用自然光照的同时有效阻隔太阳辐射热，从而显著降低建筑在照明和空调系统的能耗。相较于传统复合型电致变色材料，单组分双波段电致变色材料因其制备工艺简单和优异的电致变色性能，使其在建筑节能窗和汽车天幕领域展现出巨大的应用前景，也成为了电致变色领域的研究热点。最近开发了各种具有高电致变色性能的单组分双波段电致变色材料，为双波段电致变色应用的发展做出了重大贡献。本文系统地介绍和讨论了单组分双波段电致变色材料及器件的最新研究进展，并对该领域当前面临的关键科学问题与主要技术挑战进行了深入分析，最后对未来发展方向提出了建设性展望。
电致变色材料是一类在外加电场作用下可逆改变光学属性的智能材料，广泛应用于智能调光玻璃、显示器、储能器件等领域。氧化钨作为电致变色材料的典型代表，因其具有高光学调制率、良好的循环稳定性等优点而备受关注，但传统氧化钨电致变色器件色彩调制单一，难以满足多彩显示和美学需求。近年来，基于结构色的多彩电致变色研究取得重要进展，为氧化钨色彩调控提供了新思路。本文梳理了基于颜色混合与光学谐振腔策略的氧化钨多彩电致变色材料与器件的研究进展，重点分析其色彩调控机制与性能优化方法。通过构建谐振腔结构，氧化钨电致变色电极实现了丰富色彩的动态调制，展现出在显示、智能伪装与可视化储能等领域的应用潜力。最后，本文总结了当前技术挑战并展望了未来发展方向，旨在为相关研究提供理论支持与技术参考。
电致变色材料能够在外加电压作用下灵活改变光学特性，在智能变色窗口、防眩镜、低功耗显示等领域备受关注。三氧化钨（WO_3）是一种典型的无机电致变色材料，具有光调制能力强、化学稳定性好、电化学活性高、成本低等诸多优点，但也存在变色循环稳定性低、响应速度慢等一系列问题。本文综述了WO_3电致变色薄膜的常见制备方法与性能优化策略，重点论述了纳米化、元素掺杂、复合材料设计和电解质优化等方面的研究进展及其性能优化机理，随后探讨了相关制备方法在规模化扩展、薄膜稳定性及光学性能优化等方面的挑战。本文指出，WO_3电致变色研究在强化多功能融合和多机制协同的同时，还需要关注制约其走向应用的底层科学问题，为推动WO_3电致变色技术走向应用奠定基础。
电致变色是指在外加电场作用下，材料发生可逆光学性质变化的一种现象，基于该技术的电致变色器件在智能窗、节能显示等领域具有广阔的应用前景，可助力我国“双碳”战略目标的实现。钨青铜纳米材料因其原料丰富、开放的框架结构、丰富的离子传输路径和晶体结构，是一种极具潜力的电致变色材料。基于该材料制备的电致变色器件具有对比度高、光谱调制范围广、响应时间快和循环稳定性优异等特点，在智能窗和建筑节能领域展现了巨大的潜力。本论文综述了钨青铜纳米材料的结构特点和制备合成工艺，总结了近年来钨青铜纳米材料在电致变色领域的国内外研究进展，并对其未来发展方向和应用前景进行了展望。
<正>电致变色(Electrochromism)是指材料或器件在外加电场作用下发生光学属性(如透过率、反射率、吸收率等)可逆变化的现象。电致变色技术融合了材料科学、电化学、光学与光电子学等交叉学科的理论和实践基础。由于其独特的光电响应特性,电致变色技术已经广泛应用于我国国民经济和军工等多个行业中,包括低碳建筑节能智能窗户、低功耗非发射显示器、无极调光智能眼镜以及航天器热控等高端领域,也成为了当今可穿戴电子、物联网时代和节能降碳等大背景下的研究热点。
<正>为实现本刊的信息化和网络化，提高本刊的知名度、影响力和文章再利用率，《中国钨业》已入编《中国学术期刊（光盘版）》《万方数据——数字化期刊群》《重庆维普中文期刊数据库》《超星“域出版”平台》和《华艺学术引用文献数据库》等，作者稿件一经录用发表，将同时被多种数据库全文收录。如作者不同意文章被收录，请另投他刊，否则将视为同意收录。
电致变色智能窗可以控制进入建筑的光照和热量，是降低建筑能耗的有效手段。然而，目前大多数电致变色智能窗在可见光与近红外辐射的智能调控方面存在不足。本文报道了一种通过简单经济的脉冲电化学沉积法制备的非晶态多孔WO_3薄膜，非晶多孔薄膜不仅有利于离子传输，还为Li~+吸附提供了大的表面积，从而在近红外范围内实现了表面等离子体共振吸收，展现出对可见光与近红外辐射的选择性调控能力，以及快速的响应时间、超高的着色效率和优异的循环稳定性。基于该非晶态WO_3薄膜的电致变色智能窗，在施加不同电压时可选择性地透过不同波段的光，展现出了强大的光、热调控能力，有望降低建筑能耗。该研究拓宽了电致变色智能窗的应用领域，可推动绿色建筑的发展，为“双碳”政策的实现做出积极的贡献。
电致变色技术因其可控的光学调制特性，在智能窗和柔性电子器件等领域展现出重要应用前景。然而，单一材料体系的电致变色器件因有机材料稳定性不足和无机组分柔性差等问题，难以兼顾宽光谱调控、良好柔韧性和长循环寿命等性能要求。本研究提出了一种无机-有机复合策略，采用喷涂工艺构建多孔氧化钨钼电致变色层，通过钼元素掺杂调控WO_3晶格结构以提升材料电化学性能。试验结果表明，其独特结构有效促进离子传输与电荷转移，并且与柔性衬底具有良好的适配性。基于氧化钨钼电致变色层和聚苯胺对电极层组装的器件，在720 nm处实现46.1%的最大光学调制幅度，着色效率高达168.9 cm~2/C，并经过4 000次循环后保持87.7%的初始光学调制性能。本研究获得的性能优异的无机-有机复合电致变色器件，为开发高性能柔性电致变色器件提供了新思路。
针对传统电致变色薄膜制备工艺复杂、成本高及规模化制备困难的问题，本研究采用液相法合成氧化钨（WO_3）纳米颗粒，通过刮涂、旋涂以及喷涂工艺制备大面积电致变色薄膜，并通过X射线衍射（XRD）分析、扫描电镜（SEM）及电化学测试（循环伏安法、交流阻抗谱法等）探究不同工艺对电致变色薄膜结构和性能的影响。结果表明，基于异丙醇溶剂的喷涂工艺制备的WO_3薄膜呈现均匀的多孔纳米结构（晶粒尺寸50～100 nm），具有较低的电荷转移电阻，透光率调制范围达24%以上，在200次循环后电流响应保持率达85%。该研究通过优化溶剂体系与湿化学工艺，实现了低成本、高性能电致变色薄膜的可控制备，为智能窗的规模化应用提供了理论基础。
由于氧化钨（WO_3）优异的光学对比度和循环稳定性，其在电致变色智能窗领域表现出了广阔的应用前景。然而，传统WO_3薄膜在电致变色效率和变色速度方面仍存在一定的局限性。本文利用一步水热法制备了高性能V掺杂WO_3，并通过喷涂法制备Zn~(2+)型电致变色薄膜。结果表明：较低价的V~(5+)会取代W~(6+)，从而在体系内引入氧空位进行电荷补偿，氧空位可作为额外的Zn~(2+)存储位点，使WO_3薄膜获得更高的光调制范围（39.3%）。另一方面，V掺杂会使WO_3晶面间距变大，形成更宽的Zn~(2+)扩散通道，促进电子-离子协同传输，进而提高电化学过程中的电荷转移效率；较宽的晶格间距使其在离子嵌入脱出过程中不易发生膨胀变形，因此V掺杂WO_3薄膜具有较好的循环稳定性。此外，V掺杂使WO_3纳米棒尺寸减小，比表面积增大，会暴露更多的活性位点；同时，晶粒间接触点增多形成了更密集的导电网络，晶粒间电子隧穿概率提高，薄膜整体电导率提升。鉴于以上优势，薄膜的着/褪色时间（12.1 s/3.2 s）和着色效率（42.6 cm~2/C）得以显著提升。该研究为电致变色智能窗的开发和应用提供了新的视角和实验依据。
本研究采用水热法成功制备了三氧化钨（WO_3）纳米线，并系统研究了其电致变色与储能特性。通过X射线衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、三电极体系下的电化学工作站以及紫外-可见-近红外分光光度计等技术手段，对样品的结构特征与性能进行了系统表征与数据分析。试验结果表明，所制备的WO_3纳米线在可见光至近红外波段表现出优异的光学调制能力，在波长633 nm和1 200 nm处的透过率调制幅度分别达到79.34%和69.81%。此外，该材料具有快速的响应速度（着色时间为8.2 s，褪色时间为7.9 s）及良好的循环稳定性。值得注意的是，WO_3纳米线薄膜还展现出优良的电化学储能性能，其面电容值达到49.9 mF/cm~2，在高电流密度下仍具有较高的容量保持率。上述结果表明，该材料在智能电致变色储能器件及新型可视化能量管理系统等多功能集成应用领域具有广阔的应用前景和研究价值。