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光电致变色器件(Photoelectrochromic device)由光敏薄膜(如染料敏化的TiO<,2>)和电致变色薄膜(如WO<,3>)组成,此种器件在有光照射时,薄膜着色,器件光透过率降低;而在无光或弱光情况下,薄膜退色,器件光透过率升高.用该种器件可制成无机械传动的、透过率连续可调的灵巧窗(Smart Window),并可用于光学可控显示器,防眩器件和后视镜等,其应用前景十分广阔.该项研究在于探讨薄膜材料的微观结构与变色特性之间的关系,对中国变色薄膜与器件的研究与开发工作起到促进作用,也对纳米功能材料的进一步研究,特别是新型光电与节能材料的发展具有重要意义.该研究采用溶胶-凝胶法在导电玻璃表面制备WO<,3>薄膜和TiO<,2>薄膜同时采用磁控溅射法制备TiO<,2>薄膜,经不同的工艺条件处理后,组装成光电致变色器件.磁控溅射工艺下制备的器件有一定的变色效果但不理想,而采用溶胶-凝胶工艺制备下的器件,其透过率可由变色前的70﹪下降到着色态的20﹪左右,在可见光区具有很好的调节作用,具有潜在的应用价值.利用动态光散射仪、TEM对TiO<,2>溶胶特性进行了分析,探讨了溶胶的浓度、陈化时间对溶胶颗粒大小和分布的影响.结果发现溶胶-凝胶工艺制备的TiO<,2>溶胶稳定,溶胶浓度和陈化时间的改变,对胶体颗粒的大小和颗粒粒度分布的影响不大,溶胶颗粒分布集中,大部分在十几纳米以下.采用差热分析和X射线衍射研究了TiO<,2>凝胶随热处理温度的变化情况.结果发现随热处理温度的升高,TiO<,2>由锐钛矿向金红石型转变且晶化和晶型转变过程是渐变的并且晶粒随热处理温度的升高而逐渐长大.利用SEM研究了溶胶-凝胶法制备的TiO<,2>薄膜的表面形貌.观察表明TiO<,2>薄膜都是由纳米级的颗粒组成,颗粒尺寸大小集中,分布均匀,并且随着热处理温度的升高,颗粒直径也不断长大,颗粒间孔洞也随之变大,但空隙率进一步减小.利用N&K仪研究了薄膜的光学性质,发现TiO<,2>薄膜的折射率比其大块晶体的折射率要低,而且随着热处理温度的升高折射率不断增加.研究了TiO<,2>薄膜热处理温度和基片及WO<,3>电致变色层对器件变色效率的影响,结果表明当TiO<,2>热处理温度为400℃导电玻璃基片的方块电阻越低,WO<,3>热处理温度越低(该论文中最低热温度为170℃)时,器件的变色效果越好.同时在器件结构和溶胶制备工艺上对器件进行优化,双层膜结构的器件得到了较好的优化结果,但复合溶胶工艺的则需进一步的改进.