三氧化钨薄膜作为智能玻璃应用的电致变色材料

电致变色 (EC) 材料因其在智能窗户、显示器和防眩后视镜中的潜在应用而备受关注。更有趣的是，电致变色智能窗户被认为能够提供室内舒适度并降低建筑物的能源消耗，因为它可以表现出调节进入建筑物的阳光量的能力。为达到卓越的节能效果，电致变色智能窗由于其在阳光下的范围广，因此应能够同时适应近红外光和可见光。

在几种EC材料中，三氧化钨（WO3）因其高着色效率、良好的循环稳定性和低成本而被认为是最有前途的一种。然而，目前的EC材料存在性能低、响应时间短和能耗高的问题。文献综述表明，纳米结构特征在改善其电致变色性能方面起着重要作用。因此，许多研究集中在使用不同技术设计 WO3 薄膜的新纳米结构特征，以提高薄膜的开关响应、着色效率和循环稳定性。

在本文中，通过使用外部电场的火花法，在室温下在大气系统中，在掺铟氧化锡 (ITO) 玻璃基板上制备了三氧化钨 (WO3) 薄膜。 WO3薄膜已成功作为智能玻璃应用的电致变色材料生产，在300°C的退火温度下实现单斜结构。 WO3电致变色薄膜的制作工艺如下：

首先，实验开始时在从 24nF 电容器放电的 ~3kV 高直流电压下点燃钨丝（Ø 0.25mm，纯度 99.8%）。然后在大气压力下在环境条件下以 1 毫米间距 (d) 水平放置钨丝。这些条件导致火花的重复率和脉冲持续时间分别约为 6.2Hz 和 0.16s。

Cu板（Ø 10mm，纯度99.0%）用作阳极，ITO玻璃基板（10×10 mm）容器用作阴极，然后以1.5cm的间距（h）垂直放置。向电极施加约 9kV 的高直流电压以在火花尖端之间产生 6kV/cm 的外部电场 (Eext)，这与 E α V/d 相关。本工作中沉积的薄膜是在 ITO 玻璃基板上通过火花法使用 6kV/cm 的外部电场合成 20 分钟，以提高薄膜的均匀性和沉积速率，正如我们之前所证实的。最后，将薄膜在 200 至 500°C 的不同退火温度下在大气压下退火 1 小时。

综上所述，三氧化钨薄膜被成功制备并作为智能玻璃应用的电致变色材料，在300°C的退火温度下实现单斜结构。 SEM图像显示纳米颗粒的尺寸随着退火温度的增加而增加。发现在 300°C 下退火的样品具有 16.3% 的大光学调制，1.2s 和 2.6s 的快速切换响应（分别用于着色和漂白状态），以及 49.6cm2/C 的高着色效率。这些结果表明其形态提供了高表面积和膜中颗粒的高内聚性。此外，在高于 300°C 的温度下退火的薄膜的着色效率降低，这是 WO3 薄膜的高结晶度的结果。

• < 上页
• 下页 >