PAGEPAGE2畢業(yè)論文任務書院系專業(yè)應用物理與材料學院學號XX姓名xx1、畢業(yè)論文題目：電致變色器件的制作及其穩(wěn)定性研究2、畢業(yè)論文任務及要求：（1）掌握基于氧化鎢薄膜的電致變色器件的制作工藝；（2）測試和表征電致變色器件的性能，包括響應時間、對比度和穩(wěn)定性等；（3）針對全固態(tài)電致變色器件穩(wěn)定性差問題，設計相關實驗改進其性能（包括ITO薄膜電極保護層的制備）。

3、畢業(yè)論文應完成的項目內容：（1）調研目前電致變色材料及技術、存在的問題及其發(fā)展前景（2）基于氧化鎢薄膜的電致變色器件結構設計、制作和性能測試。（3）全固態(tài)電致變色器件穩(wěn)定性的評估和改進。4、主要參考文獻資料：[1]王忠春，胡行方.WO3薄膜的動態(tài)電變色特性[J]，無機材料學報，1998，13（6）：932-935[2]楊秋紅，顧瑩，郭有齊.Sol-gel法制備WO3電致變色薄膜[J]，上海大學學報(自然科學版)，1997，15（3）：313-317[3]董子堯,李昕.電致變色材料、器件及應用研究進展[J].材料導報,2012,26(7):50-57[4]饒峰，電子束蒸發(fā)氧化鎢、氧化鎳薄膜的制備與電致變色智能窗的研究：[碩士學位論文]，杭州，浙江大學，2004[5]羅堅義，xx等，高質量WO3薄膜的制備及其電致變色數碼顯示器件[J]，人工晶體學報，20131，42（1）：124-128[6]章躍制備鋰電池電解質無水高氯酸鋰的工藝研究[J]新疆有色金屬20001：23-26[7]李再軻.柔性襯底WO3-MoO3電致變色薄膜溶膠-凝膠制備及性能研究[D].長沙:國防科技大學,2007院長（主任）簽發(fā)：指導教師簽名：時間：年月日時間：年月日

畢業(yè)論文成績評定表院系應用物理與材料學院專業(yè)應用物理學（光電子信息與技術）學號XX姓名xx1、指導教師評語：指導教師評定成績：指導教師簽名：日期：年月日2、評閱教師評語：評閱教師評定成績：評閱教師簽名：日期：年月日3、答辯成績：答辯小組組長簽名：日期：年月日4、答辯委員會評語：畢業(yè)論文終評成績：答辯委員會主任簽名：答辯委員代表簽名：日期：年月日日日期：年月日摘要電致變色器件是一種光電子薄膜器件，能夠在外加1-5V電壓的作用下實現顏色的可逆變化，但目前其器件穩(wěn)定性不理想，主要原因是透明電極ITO膜會受到電化學腐蝕破壞。為了提高器件的穩(wěn)定性，本論文首先采用熱蒸發(fā)工藝制備高質量的WO3薄膜，并且采用旋涂法制備出了性能較好的二氧化鈦作為離子儲存層，起保護ITO薄膜的作用。在此基礎上組裝了變色器件，并對器件的循環(huán)伏安特性和穩(wěn)定性進行了測試和評估。本論文的主要工作可概述如下：（1）采用熱蒸發(fā)制備了高質量的WO3薄膜，并采用SEM、XRD、和Raman光譜等表征了薄膜的形貌和物質結構。結果表明襯底溫度預熱到250℃并且蒸發(fā)電流在110A時，WO3表面形貌平整，沒有出現裂痕，薄膜的附著力好，質量高。（2）配置了固態(tài)電解質，封裝了電致變色器件，并測試了其變色性能。結果表明，器件可實現顏色的可逆變化，但其穩(wěn)定存在問題，ITO電極的電阻會逐漸變大，發(fā)生了電化學腐蝕。（3）為了提高器件變色性能的穩(wěn)定，我們在ITO玻璃上采用旋涂法制備TiO2薄膜來作為離子存儲層，起保護ITO薄膜的作用。通過組裝器件進行性能測試發(fā)現，組裝出具有良好光調節(jié)功能和隔離紫外光的固態(tài)電致變色器件，施加3V的直流穩(wěn)定電壓，其可見光調節(jié)范圍在11%-68%之間，變色響應時間約為1.5s，褪色響應時間約為2.2s，具有良好循環(huán)壽命。關鍵詞電致變色；氧化鎢；二氧化鈦；穩(wěn)定性測試；透光率；響應時間

ABSTRACTEletrochromiccolorationdeviceisonekindofphotoelectronfilm-baseddevices,inwhichtheelectrochromicfilmcanreversiblychangeitscolorwhenonlyanextravoltageof1-5Visappliedontothedevice.However,theworkingstabilityofthiskinddevicesneedstobeimproved,attributingtothedestructiveeffectoftheelectrochemicalcorrosionintransparentelectrode(ITOfilm)duringtheworkingofthedevies.Inordertoimprovethedevicestability,thehighqualityWO3filmwasfabricatedbymeanofthermalevaporationmethodfirstlyinthispaper.Then,TiO2filmwaspreparedontheITOglassbyspin-coatingmethodasanionstoragelayer,toprotectITOfilm.Theelectrochromicdevicesbasedontheimprovementabovehadbeenfabricated,andtheircyclinevoltammogramfeaturesandworkstabilityhadbeentestandevalutatedatlast.Themainworksinthispaperarelistedasfollows:(1)HighqualityWO3filmwasfabricatedbymeanofthermalevaporationmethod,andthesurfacemorphologiesandcrystallinestructuresofthepreparedfilmswerecharacterizedbySEM,XRDandRamanspectrarespectively.Theresultsshewthatwhenthetemperatureofthesubstratewaskeptat250℃andtheevaporationcurrentwas110A,thepreparedWO3filmhadsmoothsurfacewithoutanycrack,abetteradhesiveforcebetweenthefilmandsubtrateandhighqua(2)Thesolid-stateelectrolytehadbeenpreparedandwasusedintheelectrochromicdeveces.Aftertheelectrochromicdevicesweresimplyencapsultated,thecolorationperformanceofthedeviceshadbeentested,andtheresultsdisplayedthatthereversiblechangeincolorhadbeenachieveinourdevices,butthestabilitywaspoorduetotheincreasingeffectintheresistancevalueofITOfilm,whichwasinducedbytheelectrochemicalcorrosionoccurringinthebleachingprocess.(3)Inordertoimprovethestabilityofelectrochromicdevices,wefabricateTiO2filmontheITOglassbyspin-coatingmethodasanionstoragelayertoprotectITOfilm.Theperformancetestresultsprovedthatthestabilityofthedeviceshadbeenobviouslyimproved,includingbetterlightregulatingandutravioletisolationfunctions.Thedeviceshadaregulatingrangeat11-68%inthevisible-lighregion,thecolorationresponsetimeat1.5s,andtherecovertimeatabout2.2s,andalonglifeinthecycletest.Keywords：electrochromism;tungstenoxide;titanuiumoxide;stabilitytest;lighttransmittance;responsetime目錄摘要 5ABSTRACT 6第一章：緒論 81.1引言 81.2電致變色器件結構 81.3電致變色材料 91.3.1無機電致變色材料 91.3.2有機電致變色材料 101.3.3無機和有機電致變色材料特點比較 10第二章：實驗過程 112.1電致變色薄膜材料與器件的制備 112.1.1電致變色薄膜的制備 112.1.2WO3的表征 112.2固體電解質的制備 122.2.1共聚物PEO－LiClO4的制備 122.2.2Li+濃度對PEO-LiClO4固體電解質體系的電導率的影響 132.3電致變色器件的設計與組裝 14第三章：離子儲存層TiO2薄膜的制備與器件的性能測試 163.1離子儲存層材料 163.2TiO2薄膜的制備 163.3TiO2的SEM圖像 163.4五層電致變色材料結構 173.5器件的性能測試 183.5.1透過率 183.5.2響應時間 19第四章實驗結論以及展望 204.1實驗結論 204.1實驗展望 20參考文獻 21致謝 23

第一章：緒論1.1引言19世界以后人們的生產和生活有著顯著的進步，這種發(fā)展與材料科學的迅速發(fā)展息息相關，尤其是納米材料的蓬勃發(fā)展。在這個時期，人們發(fā)現了一類材料在低電壓驅動下發(fā)生電化學反應，從而使材料本身著色或退色。經過幾十年的發(fā)展，由于電致變色材料具有穩(wěn)定的色彩變化，低壓可控，響應時間快，節(jié)約能源等特點，因此有著巨大的發(fā)展前景[1]。電致變色材料能在外加低驅動電壓情況下實現顏色的可逆現象[2-4]。這種顏色的變化取決于變色材料的內部特征及其組合,根據材料與材料的結構可以在紫外光到紅外光波段之間的透過率可調。電致變色器件在光學性能上能連續(xù)可調，基于這種現象的器件近年來許多國家都在研制，主要有電致變色窗戶、顯示器件、防眩目后視鏡、傳感器等[5]。尤其在建筑、輪船、汽車、飛機等領域的窗戶方面尤為突出，不但可以調光控溫，電致變色器件還具有窗簾和帷幔的功能，綠色、智能、環(huán)保,符合國家的低能環(huán)保要求。關于電致變色的報道最早是1953年D.L.Th.

Krass[6]等人的研究.當他們在半透明的Ag，Cr復合金屬層上沉積出氧化鎢膜，浸泡在稀硫酸溶液中時發(fā)現氧化鎢膜上有輕微的變色現象。1969年，Deb等[7]發(fā)現WO3薄膜具有電致變色性能，同時提出了電致變色的變色機理，被大多數學者認同。70年代，大量的電致變色材料被發(fā)現并圍繞著其變色機理進行激烈的討論[8-11]，其中包括TiO2、IrO、NiO等過渡金屬氧化物，它們都有著獨特的變色特性及其潛在應用。而到了80年代，人們發(fā)現一些有機材料同樣具有電致變色性能，其成本低廉和顏色多樣的優(yōu)點使其成為又一研究熱點。常見的有機變色材料有紫羅靜類化合物、聚胺苯、聚吡咯啶、聚苯吩等。此后通過人們的不斷研究和優(yōu)化，取得了可觀的成效并開始商品化。1.2電致變色器件結構簡單的變色器件結構可以是在一個導體上沉積出變色材料，將樣品泡在有氫離子的硫酸溶液中，當外加電壓就會有變色現象，停止后顏色不會退卻；當加反向電壓，顏色會褪去。顯然，這種實驗便于觀察電致變色現象，但不能實際生活中。為了實現變色器件的功能化，我們把離子導體做成溶膠，封裝到兩電極之間，結構如圖1-1所示：圖1-1電致變色裝置示意圖以下是器件的功能介紹：玻璃層作為襯底起著支撐整個器件的作用，透光率高是它的基本要求；透明導電層的作用是傳輸電子，形成電場的給與離子運輸的動力所以需要低方塊電阻且要有高透光性；離子導體層本身儲存著大量的離子和電子，作為電荷的傳輸介質；電致變色層是電化學反應導致顏色變化所發(fā)生的場所，起著調節(jié)光學調制作用。當外加合適的負電壓時，離子導體層中的離子在電場的作用下傳輸到電致變色層，并與其發(fā)生反應，引起變色層著色；當外加反向電壓時，離子從電致變色層抽出，使器件恢復到最初的透明狀態(tài)。1.3電致變色材料 作為整個器件的核心層，要求材料具有較高的對比度、良好的電子和離子導電性、變色效率和退變色的周期性等變色性能[12-14]。無機物在現代制備納米技術條件下對襯底的附著力好，而無機電致變色材料性能穩(wěn)定而有機電致變色材料，其光學變化是由氧化還原反應所導致的，色彩變化豐富[15]。1.3.1無機電致變色材料無機電致變色材料大多數位于過渡元素區(qū)的金屬氧化物，第一次發(fā)現的電致變色材料就是無定形的WO3。過渡元素的3d、4f電子層一般具有不穩(wěn)定性，因為有未成對的單電子存在且基態(tài)與激發(fā)態(tài)能量差較小。常見的無機電致變色材料變色機理及應用，如表1-1無機電致變色材料的優(yōu)點：與襯底的粘附牢固、化學性能穩(wěn)定、制備工藝簡單等，因此目前仍是人們研究的重點。近年來，越來越多的金屬氧化物被發(fā)現具有電致變色特性，但到目前為止實用性最好的的材料還是三氧化鎢。表1-1[17]常見的無機電致變色材料變色機理及應用1.3.2有機電致變色材料有機點知變色材料按其相對分子質量大小分為小分子和大分子有機電致變色材料。紫羅精類化合物是在眾多的有機小分子變色材料中研究的最多的一種。一般情況下，中性態(tài)的小分子變色材料顏色一般較淺，但當施加一定電壓時，小分子變色材料由于外部的電子和離子的作用而發(fā)生氧化反應。另外一類大分子有機電致變色材料是20世紀70年代新發(fā)展起來的一類物質，也是目前研究的熱點。這類材料穩(wěn)定性非常好，并且易于制備，摻雜后具有很好的導電性能，成為該領域中的重點研究對象。一些學者如SelmiyeAlkan等[18]在研究噻吩鹵代結構的性能的溶液中利用恒電壓的方法，得到了聚（3－溴噻吩）及聚（3,4－二溴噻吩）,并制備了高性能的電致變色器件，循環(huán)次數可達1000次以上?？偟膩碇v大分子電致變色材料是研究得最多、最廣的有機物。1.3.3無機和有機電致變色材料特點比較兩種變色材料相比較都具有各自的優(yōu)點[19]：材料費用低；顏色變化較快；循環(huán)可逆性；好光學性能好，一般隨施加電壓增大的情況下，由一種顏色變化為幾種顏色。但也存在一些缺點：化學穩(wěn)定性不好；抗輻射能力差。而無機電致變色材料一般與基板粘附牢固、化學穩(wěn)定性好、容易實現全固態(tài)等。有機電致變色和無機電致變色材料各種性質的對比，見表1-2[20]表1-2有機電致變色和無機電致變色材料各種性質的對比

第二章：實驗過程2.1電致變色薄膜材料與器件的制備2.1.1電致變色薄膜的制備 我們團隊在《高質量WO3薄膜的制備及其電致變色數碼顯示器件》[21]中研究了應用高真空鍍膜機制備WO3薄膜的條件參數。本文采用高真空熱蒸發(fā)法制備WO3薄膜的方法步驟如下:（1）基片清洗：首先將ITO（方塊電阻為30Ω/□）玻璃置于燒杯中，并倒入去離子水中，超聲震洗10分鐘，然后換用酒精，再超聲震洗11分鐘，最后用去離子水超聲震洗12分鐘;(2)薄膜的蒸鍍:用酒精把鎢舟檫試干凈，再將純度為99．99%的適量WO3粉末均勻置于鎢舟中，將鎢舟與真空腔室中的兩個電極相連接，把ITO襯底夾緊在鎢舟正上方20厘米處，關閉真空腔室。（3）對真空腔室內進行抽真空：先用機械泵抽真空達到3.0×10-1Pa時改用分子泵繼續(xù)抽真空達到5.0×10-3Pa，再啟用襯底溫度預熱裝置到250度（4）蒸發(fā)材料：打開蒸發(fā)電源，在電流達到90A前以每3A每秒的速度上升電流，在110A前以每秒1A的速度上升電流，最后通以110A的恒定電流值，并在特定電流下保持蒸鍍時間為30min。2.1.2WO3的表征掃描電子顯微鏡(SEM)是現代材料學中必不可小的測試手段，一般可放大表面形貌20萬倍，其用途是:（1）端口形貌分析、金相表面形貌觀察；（2）成分分析；（3）材料變形與斷裂動態(tài)過程原位觀察。下圖是在采用真空熱蒸發(fā)法在ITO上制備的電致變色材料WO3薄膜的SEM圖像圖2-1（a）表明薄膜有幾個納米直徑均勻的納米顆粒組成的。膜的厚度有幾百個納米。其晶體特征拉曼光譜如圖2-1(b)所示，WO3薄膜的拉曼光譜觀察不到峰值的存在，表明WO3材料為非晶結構。另外我們在XRD譜中也可以看到薄膜的非晶特征。此外，除ITO的特征峰外，在24度中可以觀察到只有一個寬峰為中心，可以檢索到WO3三個特征峰（（002），（020）和(200)）的疊加。（JCPDS卡：431035）圖2-1在ITO玻璃基片上通過熱蒸發(fā)沉積制備的WO3薄膜（a）掃描電鏡圖像；（b）拉曼光譜；（c）XRD光譜2.2固體電解質的制備聚合物固體電解質，又叫有機固體電解質，它可以被看作是由可解離的鹽和聚合物基體以及其他可添加組分所組成的離子導體。雖然聚合物固態(tài)電解質自發(fā)現以來獲得了長足的發(fā)展，但是目前由于室溫離子電導率還比較低，固體聚合物電解質還未能滿足實際需要，然而從長遠的科學發(fā)展角度看，全固體聚合物電解質的前景是廣闊而光明的，其研究也有著很重要的意義。2.2.1共聚物PEO－LiClO4的制備實驗采用的是通過溶液共混的方法將LiClO4摻雜在PEO中制備固體電解質，其制備步驟如下：對聚氧化乙烯（PEO）的處理：研磨均勻后放置在干燥箱中以50℃恒溫干燥12小時；對三水高氯酸鋰的預處理如下：三水高氯酸鋰在100℃時會失去二個結晶水分子，在130℃時再失去一個結晶水，會成為無水化合物。在文獻[22]中表明三水鹽的脫水溫度在150℃左右，而無水高氯酸鋰的熔融溫度在250℃左右，因此我們選擇在155℃恒溫干燥12小時，按照這溫度脫水干燥完畢并將產物破碎、篩分后得到合格的無水高氯酸鋰。將已經處理好的PEO和高氯酸鋰分別溶解于易揮發(fā)的二氯甲烷溶液、無水乙醇溶液。適當攪拌后，將兩種溶液混合并置于攪拌機室溫攪拌3.5小時可獲得共混物溶液。將共混物溶液靜置揮發(fā)后獲得PEO-LiClO4體系的聚合物固體電解質。制備步驟示意圖如下：圖2-2PEO-LiClO4體系固體電解質的基本流程2.2.2Li+濃度對PEO-LiClO4固體電解質體系的電導率的影響實驗中，將PEO與LiClO4按照不同的質量比例制備了幾種PEO-LiClO4固體電解質，比例樣品列表以及測得的電導率列表如下：表2-1不同PEO與LiClO4比例配比樣品序號PEO質量(g)LiClO4質量(g)比例電導率()(1)0.10150.10241:140(2)0.20000.10182:166(3)0.30020.10223:1148(4)0.40000.10164:176(5)0.50290.10175:168從圖中可以看出，當LiClO4含量較低時，在一定范圍內PEO-LiClO4體系固體電解質的電導率會隨著LiClO4含量的增加而有所提高，但是所制備的固體電解質的粘度也隨之變大。當體系中LiClO4的含量達到25%左右，即PEO-LiClO4比例為3:1的時候，體系的電導率為最高，可以達到151(即1.51×10-4)，滿足了電致變色器件對電解質離子電導率的要求。但當LiClO4的含量繼續(xù)增加，電導率卻反而降低。之所以會出現電導率先增加后下降的情況，這是因為聚合物固體電解質的電導率與鋰離子的濃度及其遷移速度有關系。在LiClO4百分比較低時，影響電解質的電導率的主要因數是Li+的含量；但是當LiClO4的百分比增加到一定程度時，鋰離子的遷移速度就會成為影響電解質電導率最大的因素，在LiClO4含量較高時，由于Li+與PEO分子鏈段中的C-O鍵存在較強的靜電吸引作用，粘度較大，Li+遷移速度降低，且Li+與ClO4-締合較多，自由Li+濃度降低，這時繼續(xù)增加LiClO4含量電阻率反而提升。2.3電致變色器件的設計與組裝將鍍有WO3膜的面朝上，在ITO的四周用膠布貼上（用來確定電解質的厚度），然后用凝膠電解質滴加在WO3膜上，靜置一段時間使凝膠覆蓋均勻，然后將另一面ITO從上而下錯開一點位置蓋下去，施加適當的壓力壓緊并用夾子固定。待凝膠冷卻后將器件四邊清理干凈并涂上固體膠。如圖2-3所示：上下層兩塊ITO玻璃分別作為正負極的連接導體，外接3V電壓連接到ITO導電薄膜上；器件中間夾雜聚合物電解質，在器件中是作為離子傳輸的介質。利用此結構制造出的器件雖然基本能實現變色效果，但循環(huán)變色次數少，一般只能來回變色幾十次，然后器件就失效了。為了便于觀察，我們把WO3做成圖案，失效前后的對比圖如下圖2-3所示；圖2-3（a）是變色幾次以后（還能退變色）把器件剖開的圖片，圖2-3（b）是不再退能變色的器件剖開的圖片。從圖中我們不難發(fā)現器件不能再變色的原因是因為ITO受到破壞，褪色的時候鋰離子注入到ITO與其發(fā)生反應生成另一種不能導電的物質，導致器件的失效。另外我們把WO3和另一片ITO玻璃組裝起來，發(fā)現變色性能基本不變，從而證明了我們的說法。圖2-4電致變色實物圖

第三章：離子儲存層TiO2薄膜的制備與器件的性能測試3.1離子儲存層材料為了解決上一章所述器件的循環(huán)變色壽命差的問題，我們必須引入離子儲存層，用于提供與儲存離子。當施加正向電壓離子順應著電場注入到電致變色層時，它提供離子到變色層；當施加反向電壓時，變色層的離子被抽出，而它則把離子儲存起來，所以離子儲存層需要有很好的光電特性。事實上所謂的離子儲存層跟電致變色層的區(qū)別就是雖然它發(fā)生了氧化還原反應卻不會對光有反射和吸收的作用。常見的具有氧化還原反應的物質有TiO2、ZnO、V2O5、CeO2等。TiO2是一種弱的陰極電致變色材料，而又恰恰是它的弱電至變色性能才適合作為離子儲存材料。其反應式為下式所示：TiO2+xLi++xe-LixTiO2TiO2離子儲存能力可達到8.1×10–3C/cm2，是一種性能良好的離子儲存物質，且透光度高，即使在著色態(tài)透過率都超過85%，因此非常適合作為對電極層使用3.2TiO2薄膜的制備 本文參照文獻[24]中的方法制備TiO2薄膜：將5mlH2O、15mlCH3COOH和85mlC2H5OH三種溶液混合，再把15ml鈦酸丁酯慢慢滴加入到40ml乙醇溶液中（此過程必須防止鈦酸丁脂的水解作用）。再把上述兩種溶液慢慢混合，混合完畢后繼續(xù)攪拌2h，得到淺白色的TiO2溶膠，再以一定乙醇溶液稀釋（否則會使膠體濃度太高）。靜置一周，溶膠狀態(tài)變?yōu)榛野咨z。采用旋轉涂膜機在ITO襯底上，表面方塊電阻為30Ω/□，先以1000轉每分慢速旋涂10秒，再以3000轉每分鐘旋涂20秒。最后把基片在1000的條件下進行烘干處理。3.3TiO2的SEM圖像把上述所做的TiO2薄膜進行了SEM掃描，結果如圖3-1所示，在圖中我們并沒有看到有島狀或者顆粒狀的物質在表面說明膠體里面不存在雜質，而且整個薄膜結合的比較完整均勻、致密性好、附著力好，。雖然其中有一些裂紋在表面，但裂紋的寬度大約有10個納米左右，這對于我們做變色器件來說是可以完全忽略不計的。圖3-1在ITO玻璃基片上通過溶膠-凝膠法制備的TiO2薄膜3.4五層電致變色材料結構采用上述的制備的TiO2薄膜作為離子儲存層，WO3為電致變色層，PEO-LiClO4為電解質組裝成心五層電致變色材料結構，即為：“玻璃/ITO/WO3/PEO-LiClO4/TiO2/ITO/玻璃”。經改進后該電致變色器件結構比之前的器件更優(yōu)越：(1)采用離子儲存層防止ITO的腐蝕，有效的提高器件的壽命。(2)器件的記憶時間長。這是由于聚合物膜具有良好的絕緣性能,能有效阻擋離子和電子的自由傳輸。(3)凝膠電解質自粘能力強,使得器件緊密結合，且不會發(fā)生漏液。(4)器件響應速度快。3.5器件的性能測試3.5.1透過率電致變色器件的重要作用是改變光線的透過程度，一種具有實用前景的變色薄膜器件。對整個器件進行紫外-可見光透光率測試，更直觀的看出器件的變色程度對不同的波長的透過性能。測試的波長范圍為200nm-900nm。實驗中，以空白的ITO玻璃為參比。使用WO3作為電致變色層，PEO-LiClO4作為電解質，TiO2為離子儲存層制備的電致變色器件進行測試。施加電壓為3伏電壓，每次施加0.25秒的脈沖,得出紫外-可見光譜如下圖3-2所示。通過比較發(fā)現幾點，①在610nm處，光譜透射率變化最大；②在前3秒內期間的顏色變化率還是比較均勻的，大于3秒以后器件的顏色變化逐漸變得不明顯，由此可以判斷器件的施加電壓時間為3s,超過這個時間有可能會對器件造成損壞；③在低于320nm部分的透過率都為零，說明了此類器件能有效的隔離紫外線的能力。④透過率曲線從450nm到900nm范圍內一直降低，由此可以猜測器件在近紅外波段范圍內也能有效的反射和吸收。圖3-2紫外-可見光透射光譜3.5.2響應時間響應時間是衡量電致變色器件的重要參數之一,我們認為對器件加一定電壓后,器件達到它正常范圍內著色態(tài)所需要的時間為響應時間,但一般在實際的實驗過程中常以它最小透過率的90%所需時間為標準。通過紅外發(fā)射-接收系統和示波器的組合，自制簡易電致變色響應時間測量系統。實驗步驟：1.打開紅外線發(fā)生器和示波器，把紅外接收器對準發(fā)射紅外線，使得示波器電位為最高。2.把變色器件放到紅外發(fā)生和接受器之間，電位有所降低。3.對器件施加3V的正向直流電壓，器件顏色加深，示波器電位迅速降低后又緩慢的降低，到了一定的程度，馬上施加反向電壓，示波器電位又馬上上升后又緩慢的提高。4.不斷的重復3步驟，得出器件的退變色響應時間曲線，如下圖3-3所示圖3-3器件響應時間圖譜由上圖我們可以知道變色器件有褪色狀態(tài)變?yōu)橥耆珷顟B(tài)只需1.5秒，而后續(xù)的顏色加深的比較緩慢，而且對于器件來說是有害的（有可能會發(fā)生不可逆的著色反應）；器件有著色態(tài)變?yōu)橥噬珣B(tài)也只需2.2秒以內，同樣往后施加電壓會發(fā)生不可逆的反應。這個時間即為器件的著色、褪色響應時間。變色時間比褪色時間快，這可能是因為變色過程中鋰離子注入后有一些不能完全退出來而導致的。

第四章實驗結論以及展望4.1實驗結論 在這個畢業(yè)設計的實驗過程中，我們的實驗是從每一層膜的制備到變色器件的制造都是經過了很多的嘗試而且也有我們的獨創(chuàng)性。 在WO3薄膜制備的實驗過程中，我們嘗試了用不同的生長溫度和保溫時間所生長的WO3材料，利用SEM確定了WO3的最佳生長條件，得出我們獨創(chuàng)的高質量WO3薄膜。然后通過查閱大量文獻我們知道PEO-LiClO4電解質是被廣泛應用于電致變色器件和鋰電池的電解質層。通過我們對PEO和Li+的不同比例進行實驗，在測試不同含量鋰鹽對PEO固體電解質電導率的影響實驗中，發(fā)現當鋰鹽含量為25%時，PEO固體電解質的電導率最好，可達到1.0×10-4，滿足對電致變色器件的應用需求；雖然固體電解質薄膜的光透過率不是最好，但是其透過率達到91%-92%之間，滿足在電致變色器件方面的應用要求，而且在可見光范圍內，對光透過的穩(wěn)定性最優(yōu)。最后是TiO2薄膜的制備，我們是通過查閱文獻得出的一種實驗方法，由于在實驗過程中我們發(fā)現ITO薄膜不能進行超過250度的退火溫度，所以我們只是在110度條件下烘干溶質就得出了我們的非晶TiO2薄膜。 通過上述三層薄膜的制備，我們把他們組裝在一起，利用高聚物封裝，最后我們的電致變色器件，在最后的器件測試中我們可以看到它可以循環(huán)變色幾百次后，器件并沒有發(fā)生什么明顯的變化，說明整個實驗都是非常成功的。4.1實驗展望 在這個實驗中我們一直都是以器件的循環(huán)變色次數和穩(wěn)定性作為目標。 在后續(xù)的工作中我們會嘗試制備晶體WO3薄膜和晶體TiO2薄膜，這有可能使得它的響應時間減小、退變色的對比度更大和穩(wěn)定性更加良好；當器件變色次數達到大約100次以后電解質中會慢慢出現氣泡，我們猜測是電解質中的溶質并沒有揮發(fā)完全，由于電化學反應的而產生了Cl2或者是水的電解產生的氫氣和氧氣，這是到現在為止面臨的最大問題和挑戰(zhàn)，在下一步工作中我們會針對這個問題進行詳細的探討。

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