智能涂料市场将增长 电致变色氧化钨前景广泛

智能时代来临了，智能汽车，智能手机，智能电器，智能机器人,在一个处处皆是智能化的时代，您是否想过还有智能涂料?其实这类材料早几年就已经出现了,它将无声无息地改变我们的生活。

据了解，全球智能涂料2017年的市场规模为22.557亿美元，预计在2018年至2026年的间以20.5％的年复合增长率增长。智能涂料包括各种纳米材料如涂覆有纳米钛的炭黑，有机-无机杂化聚合物，氧化钨，锌或铝等获得自清洁，耐腐蚀性，颜色转换等特性，并可以实现较高的不透明度。它们可以满足未来终端使用行业的不同需求，例如汽车和运输，建筑业，微电子，航空航天和国防，船舶等。

智能涂料是相对于传统涂料而言的，根据百度词条的定义，传统意义上的涂料一般只具有保护和装饰性能的涂层材料，通常这些性能是单向的，而“智能涂料”之所以智能，是因为智能涂料可以对外部环境的变化以可控的方式进行相应的反馈，产生自适应的特殊性能，使涂层继续保持有效。在其中，纳米氧化钨是最常见的智能涂料的一种类型，它最常见的应用就是电致变色玻璃。在以房地产为主的社会环境下，这种玻璃将创造一片前所未有市场空间。

纳米氧化钨是最常见的一种智能涂料原材料，它的优势就是电致变色。除此之外， 三氧化钨在气致变色、滤波片、染料敏化等方面也有着广泛的应用。何为电致变色？电致变色是指材料的光学性能(反射率、透过率、吸收率) 在外加电场作用下发生可逆的、稳定的颜色变化的现象。由于电致变色材料具有变色电压低、颜色变化多种多样、节能环保等优点，在智能窗、汽车防炫目后视镜、伪装材料、电致变色织物、信息储存和检测、显示器等领域有着广泛的应用前景。

在中钨在线人员的台湾之行中，我们就曾参观过一家专门制造氧化钨电致变色薄膜的半导体企业，他们目前所建立的生产线投资了近五亿新台币，产品主要应用于制造智能变色玻璃，此外也用于制造特殊显示屏幕，当然技术细节人家不会告诉我们。不过，笔者从自己对氧化钨电致变色功能有些浅显的了解，还是能说出一二的。

先说三氧化钨可能电致变的机理：三氧化钨是一种 n 型半导体材料， 也是一种“d⁰”氧化物，氧化钨的主体框架均由钨氧八面体首尾相连构成.，在空间骨架中， 由钨氧八面体所围成的孔隙可嵌入尺寸较小的阳离子，形成钨青铜，氧化钨与钨青铜的可逆转变过程还总伴随着内部电子的转移和钨化合价的改变，从而引发变色反应，实现对透过光的可控调节。

三氧化钨电致变色玻璃窗主要由透明电极、氧化钨电致变色薄膜、锂离子电解液、 离子存储薄膜、透明电极等五层组成，外加一低压电源提供驱动电压，实现该夹层结构的电致变色。那么这种功能有什么用？电致变玻璃能自动变色，不再需要挂窗帘，夏季可降温，冬季可保暖，同时起到改善自然光照程度、防窥，在未来，还可能实现将照射在玻璃上的阳光转化为电能，满足家庭部分用电需求。

目前电致变色性能最佳的三氧化钨是蓝色氧化钨，着色状态下的氧化钨呈现深蓝色，由于颜色较为柔和且隔光性能较好，适用于日常家居使用。此外，晶态的蓝色氧化钨在变色后对红外也有较高的反射率。可达到与低辐射玻璃类似的隔热保温效果，从而有助于降低室内能耗，而制备氧化钨膜的方法很多，如热蒸发、溅射法、溶胶—凝胶，气相沉积法，各种方法均有优势和不足，使用较多的是化学气相沉积法、溅射法，台企所采用的就是溅射法。

但是，氧化钨并不十全十美，现有氧化钨电致变色玻璃窗存在循环寿命不长、大尺寸玻璃电致变色响应速率慢以及缺乏近红外调制能力的缺点。所以，大部分的工业制造会通过掺杂其它金属元素来提升三氧化钨的电致变性能，例如钛、钼、钒及铯。这些元素的掺入，会改变膜层的结晶度、晶粒大小和表面接触面积，增大离子传导层与氧化钨层的接触面积，从而提高电致变色性能。

目前，在氧化钨中掺入铯元素是目前已知性能最好的光致变隔热材料，也可以叫它铯钨青铜。虽然，这种智能涂料涂层能够提供超越美学和保护的附加性能，然而，包括钨酸铯在内的几乎所有的多功能智能涂料都还在高成本的泥泞中挣扎，这是目前智能涂料市场的制约因素。

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