如何提升三氧化钨电致变色性能
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- カテゴリ: 钨业知识
- 2017年9月06日(水曜)08:43に公開
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三氧化钨既是一种 n 型半导体材料, 也是一种“d0”氧化物,这种双重身份使氧化钨同时具有催化、光学和电学特性,使其成为智能窗户、电子封装、二次锂电池、气体传感器等工业制造的基础材料。
从20世纪70年代中期到80年代初期,对三氧化钨电致变色性能的研究大多集中在电子显示器件上,但由于受到其较低的颜色转换速率的限制,在此之后,研究目光逐渐转向智能窗等新兴领域 虽然后者对于变色响应时间的要求不及显示器件苛刻,但直到现在这仍然是被广泛关注的研究重点。
目前对三氧化钨电致变色材料的市场化应用多局限在诸如自动防眩汽车后视镜、飞机舷窗等小尺寸产品领域,欲实现其在建筑幕墙领域的大面积广泛使用,就需要在制备工艺、成本控制、耐候性、循环寿命等诸多方面实现较大的改进。在氧化钨中掺入锂元素,以锂离子为传导媒介所构成的纯固态电致变色器件可实现对环境耐久性和化学稳定性的大幅改善,此外,还有掺杂钛、钼、钒等. 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,进而提高单位时间内的离子注入量。因此氧化钨作为一种纯固态无机电致变色材料,被认为是在未来最有可能广泛应用于大面积建筑幕墙的新型节能材料。
除掺杂外,纳米结构的引入是另一种可有效提升三氧化钨变色性能的方法,近些年来,采用纳米技术,通过对结构的调整来提升变色性能的方法已日益成熟,从而促使对蓝色氧化钨的研究又被重新引向结构更为致密、稳定,但变色性能却相对较差的晶态结构上来。常采用的多为纳米晶或具有纳米孔隙的晶态结构, 如纳米棒、纳米线和纳米管等. 其原理与掺杂似, 纳米网状晶体的粗糙表面和其内部密集的孔隙有利于增加传输通道,加快离子扩散以及缩短迁移路径,从而达到提升氧化钨变色性能的目的. 同时,致密且稳固的晶态结构还可保证在具有良好化学稳定性的同时, 有效扼制电致变色层向离子传导层的溶解损耗现象,延长器件的使用寿命。
尽管近些年来在多孔隙纳米晶态氧化钨的制备研究上已做出了不少努力,但目前市场仍多以合成技术相对更为成熟的非晶态氧化钨为主. 因而在改进变色性能的同时,还应考虑到后期对这种多孔状纳米晶态薄膜的批量化生产和大规模应用,成本的控制和工艺的简化也是不可或缺的关键要求。
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