什么是电致变色智能玻璃？电致变色智能玻璃的特点

电致变色智能玻璃在外加循环电压作用下光学性能发生可逆变化，从而实现对玻璃可见-近红外波段光谱性能，特别是可见光透过率的连续调控。它可以根据环境温度、光照条件、人为意愿等，通过电信号，主动、灵活地调控玻璃的采光和遮阳性能，以满足节能、视觉舒适度、隐私保护等个性化需求。是Low-E低辐射节能玻璃之后崛起的主动调控式建筑节能玻璃，实现了建筑节能的智能化。

电致变色智能玻璃一般由五层薄膜组成。五层薄膜依次为用作电极的透明导电层，阴极变色层EC，离子传导层IC，阳极变色层（也叫离子存储层）IS以及作为对电极的透明导电层。

电致变色玻璃两侧的透明导电层作为器件与外电源之间的电接触，其作用是传导电子进入阴极、阳极电致变色层，以及褪色时电子通过透明导电层抽出电致变色层。透明导电膜的方块电阻对玻璃变色速率有很大影响，为了保证器件有较快的着/褪色响应速度，一般要求导电层的方块电阻在20Ω以下。其次要求在可见光范围内透光率尽可能高，化学稳定性好，避免其组成元素在变色过程中向电致变色层扩散劣化电致变色性能。常用的材料包括掺氟氧化锡（FTO）​、掺锡氧化铟（ITO）和掺铝氧化锌（AZO）等。其中ITO由于具有优异的光电性能，为电致变色玻璃透明导电层的首选，但相比与FTO和AZO其材料成本较高。

阴极变色层和阳极变色层统称为电致变色层，其中阴极变色层通过材料的氧化还原反应实现变色过程，是决定电致变色器件变色幅度的主要功能层。阳极变色层也称为离子储存层，主要作用是提供和储存离子，并与阴极变色层协同变色，即同时褪色、着色。离子储存层与阴极变色层在变色过程中分别发生相反的氧化或还原反应。

电致变色材料按照化学组成可分为无机、有机两类：无机电致变色材料主要包括基于过渡金属的氧化物和普鲁士蓝。阴极变色材料需要在材料端加负电压使金属阳离子变成低价还原态时着色，而在高价氧化态时无色，主要是ⅤB、ⅥB族金属氧化物，包括WO3、MoO3、V2O5、Nb2O5等。阳极变色材料是金属阳离子在高价氧化状态下着色，在低价还原状态下呈无色态，主要是ⅦB、ⅧB族金属氧化物，包括NiOx、IrOx、CoO3、Rh2O3、MnO2等。普鲁士蓝主要是通过过渡金属离子与多配位体构成螯合物，以金属离子价态变化产生变色现象。

基于过渡金属氧化物的无机电致变色材料，环境稳定性好，能够满足建筑物外窗玻璃20年以上寿命的使用要求，并且能够采用磁控溅射等适合于大面积镀膜的制备工艺，是电致变色智能玻璃的首选电致变色材料。其中WO3、NiOx研究最为广泛，是目前市场在售、制造技术成熟的电致变色玻璃的主要功能层材料。阴极变色材料WO3，离子未注入时无色透明，离子注入后着色；通过元素掺杂或后处理，其变色效率、响应时间、电化学循环稳定性等性能可以得到进一步提高。阳极变色材料NiOx离子未注入时棕黄色，离子注入后变为无色。两者结合使用会达到很好的电致变色效果。

有机电致变色材料具有成本低廉、表现色彩丰富等优点，但是与无机电致变色材料相比，其抗辐射能力差、化学稳定性弱、与基板无机材料结合不牢固等缺点限制了其发展，因此在产业化中无机变色材料应用较多。

离子传导层（也叫电解质层）​，提供电致变色所需离子（主要是H＋，Li＋，Na＋）的传输通道，需要具有较高的离子电导率和较低的电子电导率，并且要求具有光学透过率高、热力学稳定性好、电化学和化学稳定性好、机械稳定性强等特点。此外为了避免由于膜层太薄而产生的缺陷、针孔导致出现电子穿透，离子导体层应具有一定的厚度。

按照电解质体系的结构与组成，可分为含Li＋或Na＋的无机固态化合物、有机固态聚合物、凝胶聚合物及复合型聚合物等。其中无机固态化合物、有机固态聚合物是电致变色智能玻璃的首选离子传导层材料。