氧化鎢在全固態電致變色器件的應用

近日，中國科學院上海矽酸鹽研究所曹遜研究員等人首次提出利用質子中繼式傳輸在三氧化鎢（WO3）電致變色材料中實現了高著/褪色比的快速切換，幷成功製備出超快響應速度的全固態電致變色器件，進而突破了響應速度慢導致的應用局限。

全固態電致變色器件的工作原理是通過對器件施加電壓來調節太陽輻射的透射率，可用來製造智能窗戶和電子器件。不過，由于現有的變色器件的響應速度較慢，嚴重制約了它在一些領域的應用。

爲了解决上述的問題，研究人員就開發了以氧化銦錫（ITO）爲導電極、氧化鎢爲電致變色材料、有機物（PEDOT:PSS）爲固態質子源，幷插入一層Na+離子源的電致變色器件。該電致變色器件在著色過程中具有高著/褪色對比度、超快的響應速度、良好的著色效率和出色的循環穩定性。

氧化鎢是目前應用最廣泛的電致變色材料。在電致變色過程，它主要是基于鎢元素的可逆變價以及陽離子（H+，Li+，Na+，Al3+等）的可逆嵌入和脫出來實現。相對于其他的陽離子來說，質子（H+）具有更小的離子半徑和更快的遷移速度，所以在電致變色的脫嵌過程中具有明顯優勢。但是，質子往往存在于液體電解質中而無法很好地集成在固態電致變色器件中。

所以，研究人員就引入可實現質子快速遷移的PEDOT:PSS作爲固態質子源，幷與WO3材料設計成電致變色器件。研究發現，在5/8 s的短脉衝刺激下該器件能有效地著色和褪色，但是受限于有限的質子供應，其變化僅爲約15%，所以不能體現器件的全部性能。基于此，研究者就插入了一層Na+離子源，其可以促進質子高效釋放。

該研究成果以All-solid-state proton-based tandem structures for fast-switching electrochromic devices爲題發表于Nature Electronic上。

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