
n. 電緻變色顯示;電變色
電緻變色技術(Electrochromics) 指材料在施加微弱電壓時發生可逆的顔色或光學性質(如透光率、反射率)變化的現象。該技術基于電化學氧化還原反應,通過離子與電子的協同注入/抽出實現材料結構的改變,從而調控其對可見光與紅外線的吸收或反射特性。其核心價值在于低能耗、可控性強及狀态記憶效應(斷電後維持當前光學狀态)。
電化學氧化還原反應
當施加電壓時,電解質中的離子(如H⁺、Li⁺)在電場驅動下嵌入電緻變色層(如WO₃),同時電子通過外電路注入,引發材料價态變化。以氧化鎢(WO₃)為例,其着色反應可表示為:
$$ ce{WO3 + xM+ + xe- <=> M_xWO3} $$
其中M⁺為陽離子(如Li⁺),着色态(MₓWO₃)因光吸收增強而呈現藍色。
器件典型結構
電緻變色器件通常為五層夾心結構:
離子在兩層間往複遷移實現雙極協同變色。
類型 | 着色機制 | 代表材料 | 特性 |
---|---|---|---|
陰極着色材料 | 還原态着色 | WO₃、MoO₃、Nb₂O₅ | 着色效率高,響應速度快 |
陽極着色材料 | 氧化态着色 | NiO、IrO₂、聚苯胺 | 互補色系,多用于對電極 |
有機/聚合物 | 氧化還原态變化 | 紫精衍生物、PEDOT:PSS | 色彩多樣性好,柔韌性佳 |
應用于建築幕牆,通過調節透光率(5%~80%可變範圍)阻隔紅外熱輻射,降低空調能耗30%以上(美國能源部數據)。
汽車自動防眩後視鏡通過光傳感器觸發變色,減少夜間駕駛眩光風險。
低功耗電子紙、生物傳感器标籤等新興領域探索。
“Electrochromics”(電緻變色)是一種材料或技術,指某些物質在外加電場作用下發生可逆的顔色變化現象。這一特性使其在多個領域具有重要應用。
相較于傳統顯示技術,電緻變色器件能耗低且無需持續供電維持狀态,適合節能場景。如需更詳細的技術原理或最新研究進展,可參考材料科學領域的專業文獻。
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