三氧化鎢薄膜作為智能玻璃應用的電致變色材料

電致變色 (EC) 材料因其在智能窗戶、顯示器和防眩後視鏡中的潛在應用而備受關注。更有趣的是，電致變色智能窗戶被認為能夠提供室內舒適度並降低建築物的能源消耗，因為它可以表現出調節進入建築物的陽光量的能力。為達到卓越的節能效果，電致變色智能窗由於其在陽光下的範圍廣，因此應能夠同時適應近紅外光和可見光。

在幾種EC材料中，三氧化鎢（WO3）因其高著色效率、良好的循環穩定性和低成本而被認為是最有前途的一種。然而，目前的EC材料存在性能低、響應時間短和能耗高的問題。文獻綜述表明，納米結構特徵在改善其電致變色性能方面起著重要作用。因此，許多研究集中在使用不同技術設計 WO3 薄膜的新納米結構特徵，以提高薄膜的開關響應、著色效率和循環穩定性。

在本文中，通過使用外部電場的火花法，在室溫下在大氣系統中，在摻銦氧化錫 (ITO) 玻璃基板上製備了三氧化鎢 (WO3) 薄膜。 WO3薄膜已成功作為智能玻璃應用的電致變色材料生產，在300°C的退火溫度下實現單斜結構。 WO3電致變色薄膜的製作工藝如下：

首先，實驗開始時在從 24nF 電容器放電的 ~3kV 高直流電壓下點燃鎢絲（Ø 0.25mm，純度 99.8%）。然後在大氣壓力下在環境條件下以 1 毫米間距 (d) 水平放置鎢絲。這些條件導致火花的重複率和脈衝持續時間分別約為 6.2Hz 和 0.16s。

Cu板（Ø 10mm，純度99.0%）用作陽極，ITO玻璃基板（10×10 mm）容器用作陰極，然後以1.5cm的間距（h）垂直放置。向電極施加約 9kV 的高直流電壓以在火花尖端之間產生 6kV/cm 的外部電場 (Eext)，這與 E α V/d 相關。本工作中沉積的薄膜是在 ITO 玻璃基板上通過火花法使用 6kV/cm 的外部電場合成 20 分鐘，以提高薄膜的均勻性和沈積速率，正如我們之前所證實的。最後，將薄膜在 200 至 500°C 的不同退火溫度下在大氣壓下退火 1 小時。

綜上所述，三氧化鎢薄膜已成功製備並作為智能玻璃應用的電致變色材料，在300°C的退火溫度下實現單斜結構。 SEM圖像顯示納米顆粒的尺寸隨著退火溫度的增加而增加。發現在 300°C 下退火的樣品具有 16.3% 的大光學調製，1.2s 和 2.6s 的快速切換響應（分別用於著色和漂白狀態），以及 49.6cm2/C 的高著色效率。這些結果表明其形態提供了高表面積和膜中顆粒的高內聚性。此外，在高於 300°C 的溫度下退火的薄膜的著色效率降低，這是 WO3 薄膜的高結晶度的結果。

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