WO₃薄膜極好的變色特性已越來越引起人們的廣泛關注。這種材料通過電子與小陽離子(H⁺、Li⁺、Na⁺和K⁺等)雙重注入、紫外光子輻照、氣體分子吸附等，會發生光學、電學等特性的顯著變化，因此可作為電致變色、光致變色、氣致變色、氣體傳感、智能偽裝等器件的核心材料，在建築與汽車的節能、資訊顯示與儲存、環境監控、食品工業、軍事等方面具有極大的應用前景。

 

至今人們已對WO₃薄膜的電致變色特性進行了廣泛而深入的研究，尤其在WO₃薄膜性能的優化方面。近年來研究表明，納米結構的WO₃薄膜可突破傳統結構WO₃薄膜的性能，使得薄膜的特性明顯提高。採用納米晶結構WO₃薄膜作為感測器，靈敏度能顯著提高；作為光致變色材料，致色效應更強，並且致色峰藍移；採用納米多孔WO₃薄膜作為電致和氣致變色器件，致色回應速度更快，大面積致色更加均勻。因此，納米結構的WO₃薄膜為製備性能更優良的致色、氣體傳感、智能偽裝材料等提供了新的途徑。目前大多採用特殊的濺射技術、高壓反應氣體沉積等技術製備納米結構WO₃薄膜，但工藝控制複雜，製造成本高，薄膜純度低。採用電化學沉積技術則可以低成本、大面積製備出納米結構WO₃薄膜，但是薄膜生長速率很慢，薄膜很易產生裂紋。另一方面，溶膠-凝膠技術可以裁剪納米顆粒微結構．從而控制薄膜的特性，不僅能製備出納米晶氧化物薄膜，而且能製備出納米多孔材料，並且製備方法簡單、成本低，便於工業化生產。目前溶膠·凝膠技術製備WO₃薄膜有離子交換法、鎢酸鹽酸化法和鎢粉過氧化聚鎢酸法等方法。離子交換法工藝較為複雜而且溶膠不穩定，易於形成凝膠，未交換完全的金屬離子對薄膜性能影響較大；鎢酸鹽酸化法工藝過程控制困難，易於形成沉澱；而以鎢粉為原料，同過氧化氫反應製備WO₃薄膜，工藝過程簡單易控，而且形成的溶膠穩定，適合於鍍膜。 

 

WO₃薄膜具有很好的氣致變色特性。致色較退色慢，致色回應時間短於60s，而退色回應時間短於20s，並且致色態與退色態透射率相差很大。圖 給出了經100℃熱處理的WO₃薄膜氣致變色前後可見光區透射光譜的變化。可以發現致色時平均透射率低於10%，而退色時平均透射率則高於70%，平均透射率變化超過60%，550nm處變化達65%以上，具有很好的光譜調控性能。

 

經過400℃熱處理的WO₃薄膜氣致變色性能降低。特別是致退色回應速度變慢。這種現象在電、氣致變色的WO₃薄膜中均發現過，這主要由薄膜的結構變化引起的。通常非晶WO₃薄膜具有較晶態更好的致色特性，而多孔WO₃薄膜能夠提高離子、氫原子的擴散速率，提高致色回應速度。從前面薄膜折射率的變化、SEM和XRD分析可發現．100℃熱處理的薄膜由納米顆粒構成，孔隙率較高(為41.5% )，而且為非晶結構，H擴散通道舒暢；而400℃熱處理的薄膜孔隙率明顯較低．僅為25.0% ，薄膜比較緻密．而且具有晶態結構．這樣就降低了薄膜的致色特性。 

 

WO₃薄膜的這種氣致變色效應主要涉及了3個反應步驟：首先氫分子在催化劑Pt表面化學吸附、分解；然後H沿著薄膜孔洞擴散、遷移；最後同WO₃反應，形成鎢青銅結構。致色機理基本相同於電致變色，H擴散到WO₃薄膜中，同WO₃反應形成了極化子，極化子從一個晶格(W⁺⁵)向另一個晶格(W⁺⁵)的“跳躍”導致了光吸收，從而產生了氣致變色。 

 

採用鎢粉過氧化形成聚鎢酸法制備WO₃納米薄膜，研究旋轉鍍膜速度、熱處理對薄膜的折射率、厚度、晶態結構、紅外吸收等特性的影響，然後原位研究WO₃納米薄膜的氣致變色特性。採用鎢粉過氧化形成聚鎢酸法，能製備出氣致變色性能很好的WO₃納米結構薄膜。熱處理使得薄膜緻密．折射率增大，厚度減小，薄膜結晶；隨著過氧鍵消失，WO₃微結構發生了變化，共角W-O-W鍵吸收越來越強，且向高波數方向移動。這些變化歸因於熱處理導致的WO₃顆粒形狀、團聚狀態的變化以及應變鍵的產生。WO₃納米薄膜致色態與退色態之間平均可見光透射率變化超過60%。致色機理在於H擴散到WO₃薄膜中產生的小極化子吸收。