电致变色器件原理结构以及相关文献 PPT

电致变色玻璃原理
电致变色玻璃是一种智能材料，可以通过外加电场改变其透明度和颜色。

它由两层透明导电玻璃层之间夹着一层电致变色层组成。

当电致变色层通电时，其内部的结构发生变化，从而改变了可见光的透过程度。

电致变色层通常由具有离子扩散功能的镍钕酸钾晶体构成。

在无电场情况下，镍钕酸钾晶体呈现一种特定的结构，使得光无法通过，从而呈现为不透明状态。

但是，当电场施加到电致变色层上时，离子在电场的作用下开始扩散，改变了晶体结构，使得光线得以透过，因此玻璃变得透明。

除了透明度的改变，电致变色玻璃还能实现颜色的变化。

通过控制电场的大小和方向，可以改变离子扩散的速率和方向，从而控制玻璃的颜色。

一般来说，镍钕酸钾晶体在无电场时呈现紫色或黑色，但随着电场的加大，玻璃可以变成不同的颜色，例如蓝色、绿色或棕色。

电致变色玻璃的应用非常广泛。

在建筑领域，它可以用于智能窗户或玻璃幕墙，根据室内外环境的需要，自动调节透光度，节约能源。

在汽车领域，电致变色玻璃可以用于汽车天窗，提供更好的隐私和遮阳效果。

此外，在电子产品中，它还可以用于显示屏、电子墨水等。

这些都是电致变色玻璃优异性能和广泛应用的典型例子。

电致变色结构电致变色技术的原理是利用电场来改变材料的吸收、反射或透射光线的能力，从而改变其颜色。

常见的电致变色材料包括氧化钪、氧化钛和氧化钒等。

这些材料通常是由氧化物和氟化物等多种化合物组成的复合物。

电致变色材料通常由两个电极和中间的变色层组成。

当外加电压施加到电极上时，电场会改变变色层内部的结构，从而改变材料的颜色。

通常情况下，当施加正电压时，材料会呈现出一种颜色；而当施加负电压时，材料会呈现出另一种颜色。

这种颜色的变化是可逆的，也就是说当电压去除时，材料会恢复到原来的颜色。

在智能玻璃领域，电致变色技术被广泛应用于各种建筑和车辆领域。

它可以使玻璃在不同环境下呈现出不同颜色，从而有效控制阳光的透射和反射，达到调节室内采光和隐私的效果。

在智能眼镜领域，电致变色技术可以使眼镜的颜色根据光线强弱自动变化，从而减少眼睛对光线的适应时间。

在智能车窗领域，电致变色技术可以使车窗根据外界光线和温度自动调节其透光率，从而达到节能和舒适性的效果。

在智能建筑领域，电致变色技术可以使建筑外墙根据外界光线和温度自动调节其透光率，从而减少建筑内部的能耗，提高建筑的舒适性。

除了智能玻璃、智能眼镜、智能车窗和智能建筑领域，电致变色技术还可以应用于其他领域，比如电子显示器、光电器件和光学器件等。

在电子显示器领域，电致变色技术可以使显示器根据不同的光线环境呈现出不同的颜色，从而提高显示效果和观看体验。

在光电器件和光学器件领域，电致变色技术可以实现电场调节器件的颜色和光学性能，从而提高器件的功能和性能。

目前，电致变色技术已经取得了一些进展，但仍然面临着一些挑战。

首先，电致变色材料的稳定性和可靠性有待提高，仍然存在着光老化和电迁移等问题。

其次，电致变色技术的成本和制备工艺也需要进一步优化，以提高其在大规模应用中的竞争力。

最后，电致变色技术的应用范围和市场需求也需要进一步拓展和挖掘，以提高其在实际应用中的价值。

总的来说，电致变色技术是一种具有潜力和前景的新型功能材料技术。

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。

1、电致变色的简介2、电致变色的工作原理3、电致变色薄膜的制备方法4、电致变色的应用（一）电致变色的简介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。

早在本世纪30 年代就有关于电致变色的初步报道[1～3] 。

60 年代,Pkat 在研究有机燃料时,发现了电致变色现象并进行了研究[4] 。

70 年代初期,S.K.Deb 第一次研制出了一个薄膜电致变色器[5,6] 。

70 年代中期到80 年代初期,对电致变色现象的研究多局限于电子显示器件及其响应时间上[7,8] 。

在此期间,美国科学家mpe 和瑞典科学家C.G.Granqvist 等人提出了以电致变色膜为基础的一种新型节能窗,称为灵巧窗———smartwindow[9～11] 。

电致变色材料的分类：⏹无机电致变色材料无机电致变色材料的典型代表是三氧化钨，目前，以WO3为功能材料的电致变色器件已经产业化。

⏹有机电致变色材料有机电致变色材料主要有聚噻吩类及其衍生物、紫罗精类、四硫富瓦烯、金属酞菁类化合物等。

以紫罗精类为功能材料的电致变色材料已经得到实际应用。

按照物质的状态可分为:薄膜型(固体)、析出型(固体和液体相互转化)和非析出型(溶液) 。

（二）电致变色的工作原理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。

以NiO薄膜为例；NiO薄膜电致变色机制氧化镍由于结构的致密性(NaCl型结构)，上述的几种模型不能很好地解释NiO的变色过程，至今NiO 薄膜的变色机理仍有很多争议。

根据电解质的不同，NiO的变色过程中可能发生如下反应[20]：NiO(bleached)+OH-=NiOOH(colored)+e-(1-5)Ni(OH)2(bleached)+OH-= NiOOH(colored)+e- (1-6)Ni(OH)2(bleached)= NiOOH(colored)+H++e-(1-7)Ni1-x O(as-deposited)+yM++ye-=MyNi1-x O(bleached) (1-8)MyNi1-x O(bleached)=M y-z NiO(colored)+zM++ze (1-9) 式(1-5)和式(1-6) 表示电致变色过程中插入/抽出薄膜的离子是OH-，式(1-7) 表示电致变色过程中插入/抽出薄膜的离子为H+，比较可知，两者在反应物和生成物上比较相似。

电致变色原理白炽灯之所以能变成彩色，是因为在灯丝的两端附有一个叫做电致发光器件的东西，它会将白炽灯泡里的电能转化为光能。

如果没有电致发光器件，那么，灯泡里只有热能，或者只有光能，而不会发出任何颜色的光。

那么，我们生活中的日光灯是怎样变换成七彩颜色的呢？它也是利用了某种电能吗？电致变色就是在灯丝上涂上一层银粉，通电后，银粉会将电能转化为光能，使原来是单一颜色的灯管变成了七彩灯。

电致变色灯的工作原理可以分为三个部分：电子放射发光、电子受激辐射发光和电子吸收能量发光。

这三个部分完全不同，相互间也毫无联系。

1、实验准备： 1）准备一只日光灯（要求不同颜色）。

2）准备三块用纸板做成的挡光板，一大两小。

3）准备一根电线，另外一端连接电池。

2、探究过程： 1）预测：先想一下，如果按照1）准备的实验器材进行实验，应该得到哪些结果？你又能否得到预测结果？ 2）验证：将日光灯关掉开关，并把它们都装在小车里，每次按顺序一辆车接着一辆车推动走，观察小车在向前运动时，表面的颜色发生了什么变化。

3）比较：对比一下，当电池的正极在小车上，且与电池负极连接时，你得到的结果与你预测的一样吗？如果不一样，再重复做一次。

这样，可以说明结论，即小车表面的颜色在不停地变化。

3、总结归纳： 1）要想使一只普通的日光灯变成彩色灯，必须具备以下条件：必须在灯丝上涂上一层银粉；灯丝需要有电阻；要在灯管的两端安装电致发光器件。

2）观察彩色日光灯： a、是否安装电致发光器件。

b、灯的内壁是否镀上一层银粉。

c、灯管表面是否涂上一层银粉。

d、看一下灯管内壁是否有一层黑灰色的东西，有的话就是假冒伪劣产品。

e、检查外壳是否有破损。

f、拆下外壳检查发光物质。

g、观察一下各部分是否连接紧密。

h、去掉灯罩，仔细观察发光物质。

i、最好让有经验的人进行操作。

j、调整一下灯管的角度和高度。

k、连接电源，注意安全。

l、开灯试验。

m、观察一下实验现象。

电致变色的原理和器件结构2010-10-19电致变色(eletrochromism,EC)是指材料在交替的高低或正负外电场的作用下，通过注进或抽取电荷(离子或电子)，从而在低透射率的致色状态或高透色率的消色状态之间产生可逆变化的一种特殊现象，在外观性能上则表现为颜色及透明度的可逆变化。

自从20世纪60年代国外学者Plant首先提出电致变色概念以来，电致变色现象就引起了人们广泛关注。

电致变色器件在诸多领域的巨大应用潜力，吸引了世界上很多国家不仅在应用基础研究，而且更在实用器件的研究上投人了大量的职员和资金，以求在这方面取得突破。

1.电致变色的发展历史电致变色是在电流或电场的作用下,材料发生可逆变色的现象。

早在20世纪30年代就有关于电致变色的初步报道。

从20世纪60年代国外学者Plant首先提出电致变色概念以来，电致变色现象引起了人们的广泛关注。

1969年Deb 首次用无定型WO3薄膜制作电致变色器件，并提出了"氧空位机理"，Deb也因此被以为是这一现象的发现者。

后来在70年代人们发现MoO3、TiO2、IrO、NiO等很多过渡金属氧化物同样具有电致变色性质，并意识到电致变色现象独特的优点和潜伏的应用远景，出现了大量的有关电致变色机理和无机变色材料的报道。

70年代中期到80年代初期,对电致变色现象的研究多局限于电子显示器件及其响应时间上。

在此期间,美国科学家mpert和瑞典科学家C.G.Granqvist等提出了以电致变色膜为基础的一种新型节能窗,称为灵巧窗―smartwindow。

80年代以来，有机变色材料的研究和变色器件的制备成为一个日益活跃的研究领域，积极寻找和竞相研究电致变色材料已成为该年代材料科学界迅速兴起的热门。

mpert提出的灵巧窗被以为是电致变色研究的一个里程碑。

1994年第一届国际电致变色会议召开，会议讨论内容涉及电致变色器件，材料的电致变色特性，电致变色应用中的电解质，以及电致变色器件中的导电聚合物等。