电致变色薄膜的电化学测试分析技术研究

【作者】 汪浩； 周开岭； 张永哲； 严辉；

【机构】 北京工业大学薄膜研究室；

【摘要】 随着地球资源的日益枯竭及人类对环境的过度影响,绿色环保、节能低碳材料成为研究的热点,变色材料就是在这种形势下发展起来的新型功能性材料。电致变色(Electrochromism,EC)是指在外加电场作用下,材料在紫外、可见光或(和)近红外区域的透射率、反射率或吸收率发生稳定的可逆变化的过程,直观地表现为材料的颜色和透明度发生可逆变化的现象。电致变色材料因为物质种类多、颜色变化鲜艳丰富、制备方法简单、操作容易等特点而成为重点研究对象,将其应用在建筑、汽车、飞机等玻璃上可调节和控制能量,具有高效、低耗、绿色、无污染、智能的特点,符合可持续发展战略的要求。尽管如此、电致变色材料仍然存在许多问题、如循环稳定性差,变色机理不明确及测试分析不精准等问题。这些问题的存在是阻碍变色材料发展的主要因素,其存在的原因归根结底在于测试技术的局限性和不准确性。当前电致变色材料的测试分析主要依靠于循环伏安技术,该技术虽然能够提供对材料变色性能的评估,但是对于原理分析几乎不可能,特别是实现变色材料与电解质材料之间的界面特征分析、变色过程中变色材料结构变化及离子传输性能的精确表征等。本研究探索了一种新的测试方法即双阶跃计时分析技术对于变色材料的表征分析。研究发现该技术不仅仅能够满足研究者对于变色材料循环稳定、变色效果及电化学活性等基本性能的评估,还能实现对变色过程中离子在电极结构中的分布情况、电荷量任意时刻的监测及离子传输对变色材料结构的影响等原理信息的探究与分析。因此、双阶跃计时分析技术的应用开发对变色材料的发展及应用具有决定性的推动作用。更多还原