電致變色材料之所以能實現電致變色主要在於材料的化學組成能帶結構與氧化還原特性。例如，通過對附加電場的改變使材料中的離子、電子被注入和抽去，改變薄膜對光的吸收特性、薄膜中載流子濃度或者薄膜中等離子的振盪頻率，調節薄膜對光線的反射 率，但各種變色材料的詳細機理尚未完全查明。三氧化鎢（WO₃）雖說是最早被發現的變色材料，但是其電致變色機理一直存在爭論。Deb、Faughnan與Schirmer通過實驗資料與理論分析分別建立了模型來解釋三氧化鎢薄膜的電致變色機理。

Deb模型
即最早發現並製作出三氧化鎢薄膜變色器件的研究者建立的模型，又稱色心模型，1973年Deb對採用真空蒸發法製備而成的無定形WO₃研究，發現陰極注入的電子被WO₃形成的正電性氧空位缺陷捕獲而形成F色心，最終提出無定形WO₃的 離子晶體結構類似於金屬鹵化物，（在堿鹵晶體上的兩個電極施加電壓並加熱到約700℃，觀察到光吸收，從點狀負電極注入的電子陷入陰離子空位，根據電中性 和電流連續性要求，正電極附近的陰離子空位將向陰極運動，即有陰離子向正電極的淨運輸，在正電極放出鹵。如果外電壓極性倒轉，則伴隨著鹼金屬在負電極的釋 出而產生空穴中心，光吸收消失），捕獲的電子不穩定，很容易吸收可見光光子而被激發到導帶，使WO₃膜呈現出顏色。這一模型解釋了著色態WO₃膜在氧氣中高溫加熱退色後，電致變色能力消失的現象，是最早提出的模型，但Faughnan認為在氧缺位量很大時的WO_3-y膜（y=0.5）中難以產生大量色心。

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電致變色（eletrochromism）是指在材料上添加交替變換的電場，變化的電場相當給材料注入或抽取電荷（離子或電子），使得材料的透射率與著色狀態發生改變，材料外觀表現為顏色及透明度的變化，而且這種改變是可逆。當然並不是所有的材料都能電致變色，已經發現的電致變色的材料一般可將其分為兩類：一類是無機電致變色材料，主要是過渡金屬氧化物或水合物，CeO₂-TiO₂、NiOx、WO₃、MnO₂等；另一類是有機電致變色材料，從結構上分主要有各種有機雜環化合物如聯吡啶鹽類、導電聚合物類、金屬有機聚合物類和金屬酞花菁類。

三氧化鎢（WO₃）是一種過渡金屬氧化鎢，由於其特殊的物理、化學性能，被廣泛用於氣體感測器、光催化劑、變色器件等，具有比較廣闊的應用前景。三氧化鎢薄膜作為一種電致變色材料，是屬於無機電致變色材料，也是最早被採用的電致變色材料，1969年Deb首次用無定型WO₃薄膜製作電致變色器件，並提出了“氧空位機理”，經過差不多半個世紀的發展，三氧化鎢薄膜已經被廣泛應用於生活中的各種玻璃上。

變色玻璃替代普通玻璃有以下幾點優點：
（1）夏天的時候，室外紫外線過強，通過改變玻璃的顏色，從而改變其對紫外線的反射率，減少紫外線與熱量進入室內的總 量，不僅使室內保持涼爽而且能使部分傢俱避免因陽光暴曬而縮短使用壽命；
（2）冬天則是相反地通過改變玻璃的顏色，增加室內的溫度；
（3）通過改變玻璃的 顏色，調節玻璃對所有光線的反射率，使室內的光線保持在最舒適的亮度；
（4）將變色玻璃應用於汽車的後視鏡上，使得汽車後視鏡具有反炫目功能。

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薄膜材料具有光學性質、電學性質、磁學性質、化學性質、力學性質、熱學性質，薄膜材料 具有多種特性因而在許多領域得到應用，例如用作電學薄膜、光學薄膜、硬質膜、耐蝕膜、潤滑膜、裝飾膜、包裝膜等。在眾多的薄膜材料中，三氧化鎢薄膜具有多種特性如電致變色、氣致變色、光致變色、熱致變色多種性能，還具有良好的電化學性能等，三氧化鎢薄膜得到了廣泛應用，如靈巧變色窗、氣體感測器、PH計等。在六十年代就有研究人三氧化鎢薄膜材料，尤其是對其電致變色、電化學等性能的研究比較多，也取得了顯著的成果。

目前越來越多的科學工作者開始關注三氧化鎢薄膜的氣敏性能。對於氫敏性能而言，三氧化鎢薄膜具有巨大潛力，因為當摻雜三氧化鎢薄膜與氫氣接觸時最直觀的變化就是薄膜由無色變為藍色，科學工作者們對於這種直觀變化的定量測定正在研究當中。同時三氧化鎢薄膜是一種具有廣泛應用潛力的氣敏材料，三氧化鎢薄膜不僅能作為氫敏材料，摻雜不同元素後在不同的條件下還可用作其他氣體如NH₄、NO₂、H₂S、O₃、O₂等的敏感材料。例如摻雜Au可以改善三氧化鎢薄膜對硫化氫氣體的氣敏性；摻雜鈀或鉑可以改善三氧化鎢薄膜對氫氣的氣敏性；摻雜銀可以改善三氧化鎢薄膜對二氧化硫的氣敏性；摻雜金和三氧化鉬可以改善三氧化鎢薄膜對氨氣的氣敏性等。

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