氧化鎢電致變色裝置的可見光和近紅外光的動態控制

當氧化鎢材料被用於電致變色裝置(Electrochromic Device, ECD)的電致變色(Electrochromic, EC)視窗時，可以實現三種模式，即當可見光和近紅外光的透射率都相對較高時的明亮模式；當可見光的透射率較高而近紅外光的透射率相對較低時的冷卻模式；以及當它們兩者的透射率都較低時的黑暗模式。研究人員Zhang等合成了缺氧的氧化鎢納米線，能夠獨立控制近紅外和可見光的透射率。當施加在活性薄膜上的電位為4.0V時，該薄膜顯示出明亮模式；當電位在2.8和2.6V之間時，顯示出冷卻模式；當電位為2.0V時，顯示出黑暗模式。

報告顯示，非晶和多晶的WO₃對光有不同的反應；也就是說，非晶WO₃的光吸收峰比結晶WO₃的吸收峰更偏向於藍色。Lia等製備了具有混合相的WO₃薄膜，以調整可見光和近紅外光的透過率。據報導，其製作的WO₃柔性ECD有三種不同的光吸收模式，因為在薄膜中同時觀察到WO₃的非晶態和六方相。當施加的電位低於1.1V時，由於WO₃的六邊形部分起作用，近紅外區域的反應更活躍，而在更高的電壓下，非晶態部分活躍的可見光區域的反應減少。

如上所述，氧化鎢不僅是儲能裝置(ESDs).（包括LIBs和SCs）的電極材料候選者之一，而且也是電致變色裝置(ECDs) 的合適材料。一個整合這兩種功能的裝置已成為現實。這種整合的想法主要是基於以下論點。首先，ESD與ECD有著幾乎相同的結構。其次，這兩類設備的工作機制也非常相似。它們都是依靠電解質和活性電極中的離子的氧化還原反應而運行的。第三，在集成裝置中，氧化鎢材料可以同時作為儲能部分和導電部分的電極。

除了鎢氧化物，許多其他材料，特別是一些過渡性金屬氧化物和導電聚合物，也可以作為集成器件的活性材料。例如，基於氧化鎳、五氧化二釩和PAN的雙功能器件之前都有報導。這些雙功能器件可以向我們展示動態的顏色信號，可以很好地利用這些信號來監測器件的運行情況，並在能量切斷的情況下判斷器件是否需要充電。對於另一個用途，儲存在ECD中的能量可以被進一步利用。

超級電容器(SC)的充電和放電時間與EC設備的開關時間很接近。因此，與ECD和電池的集成相比，ECD和SC的集成更為普遍。此外，由於研究人員正在為電池的快速充電技術做出專門的努力，以填補這部分的空白。

參考文獻：Han W, Shi Q, Hu R. Advances in electrochemical energy devices constructed with tungsten oxide-based nanomaterials[J].《納米材料》, 2021, 11(3): 692.

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