電致變色材料，即通過給材料添加電場，使材料發生顏色的變化。電致變色機理較為複雜，三氧化鎢（WO₃）是最早被發現的電致變色材料，並且也是最早被製成電致變色器件，但其變色原理卻一直成為爭議。研究者們通過對其變色性能進行研究，建立了多種模型來解釋其變色機理，例如，色心模型、價間電荷遷移模型、極化模型、自由載流子模型等，但是這些模型都無法解釋三氧化鎢的電致變色機理。

儘管三氧化鎢的電致變色機理仍然沒有一種較為全面、能讓所有研究者認可的說法或者模型來解釋其機理，但是研究者早已經掌握了如何去應用三氧化鎢的電致變色性能，而且已經有三氧化鎢電致變色器件問世，並被應用於生活中的很多領域。

三氧化鎢電致變色器件的結構。電致變色器件發展到現在出現過很多種不同的結構，雖然這些結構都能實現電致變色功能，但就目前而言能被研究者普遍接受，同時也是最典型的器件結構為三明治型的五層結構。如圖為三明治型的五層結構的三氧化鎢電致變色器件，上下兩層為覆蓋層，即普通透明玻璃，中間五層從上往下依次為透明導電層-電致變色層-離子導體層-離子存貯層-透明導電層。

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氣致變色與電致變色相近，這個過程涉及到電致變色元件（通常是一個金屬氧化物，比如說三氧化鎢）和氧化還原性氣體（一般是氧氣和氫氣）的相互作用，產生可逆的顏色改變。氣致變色技術主要用在製備靈巧調光窗和氣敏感測器中（氧氣、氫氣、一氧化氮、硫化氫和一氧化碳等）。

在氣致變色的機理研究方面，通過採用XRD衍射技術和Raman光譜技術分別研究了三氧化鎢納米線薄膜著色前後的晶體結構變化和W-O鍵震動模式的改變。經過實驗發現，氫離子和電子的雙注入模式會引起一個新的四方晶相的WO_3-x·H₂O的出現，同時導致了W-O鍵震動模式的明顯變化。通過這些實驗結果研究提出了氧空位和結構水分子共存于納米線體內的氣致變色機理模型。

在WO₃的WO₆六面體結構中，注入的H⁺會吸附在O₂附近，注入的e-填充到了WO₃的導帶底的局域態中，導致W6⁺變成了W5⁺。在六面體結構中的6個氧都有可能吸收H⁺，一旦其中O吸附了H+,該W-O的作用將變弱，O更加活躍，容易再吸附1個H⁺形成1個結構水分子（H₂O）。在W-O弱化的同時，結構發生重構，W往O方向移動，導致W-O鍵長伸長和另一邊W-O鍵長縮短。這時W-O作用能增強，不容易再吸附H⁺。在熱或者光作用下，結構水分子容易脫落O的位子，從而產生一個氧空位。在這個模式中，所涉及到W-O鍵長的伸縮變化較好地解釋著色過程中Raman光譜的變化規律。

電流通過導體時，導體會發熱，這種由電流產生的熱，叫做電熱，或者也可以理解為電熱是由電產生的熱量，把電能轉化為內能的現象。利用電熱原理可以製成各種電熱器，例如電烙鐵、電爐、電熨斗、電烤箱、熱水器、電孵化箱等。

電熱材料是一種新型能源材料，相對傳統能源具有體積小、無噪音、無污染、壽命長等特點。熱電材料能作為電能與熱能轉換的仲介材料，只要材料兩端存在電勢差，材料中就會出現溫差，而且這種電熱轉換是可逆。傳統熱電材料具有較高的ZT值(優值係數，係數越高熱電轉換效率越高)，而且具有成熟的製備工藝，已被廣泛應用於熱電發電與製冷裝置中。研究者們逐漸發現一些新型的熱電材料，雖然這些材料具有更高的ZT值，但是大部為具有毒性以及貴重元素組成分的金屬合金，使用這些材料會加重環境的負擔。

三氧化鎢（WO₃）作為一種重要的高技術材料，在電致變色、光降解催化、氣體檢測等多領域具有廣泛的應用潛力，同時WO₃是一種n型 熱電材料。目前，熱電材料研究現狀為P型熱電材料性能普遍優於n型材料，但是製作熱電器件必需p型與n型相匹配。早期研究證明WO₃經過摻雜能使其熱電性能得到提升，如果發現一種能顯著改善WO₃熱電性能的摻雜物以及最佳的工藝參數，則有可能將WO₃應用於熱電材料領域。

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