电致变色是指材料的光学属性(反射率、透过率、吸收率等)在外加电场的作用下发生稳定、可逆的颜色变化现象,在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。电致变色在智能窗、汽车防眩光后视镜、显示、伪装等领域具有广阔的应用前景。通常,电致变色器件的基本结构包括透明电极、电致变色层、电解质层、离子存储层、对电极五部分。其中,电极以ITO最为常用,电解质则多为金属锂盐的有机溶液。存在的主要问题有:ITO电极需高温制备、生产成本高、柔韧性差,不耐弯折,限制了柔性器件的发展;金属盐的有机电解液对水敏感、有毒、污染环境,对电致变色器件的稳定性有很大影响。针对以上问题,本论文以WO3为电致变色材料,重点开展电极和电解质两方面的研究工作。电极方面,利用电子束镀膜方法,在室温下制备了兼具透明导电和电致变色双功能的WO3/Ag/WO3(WAW)薄膜,并系统研究了刚性和柔性衬底上WAW的电致变色性能。取得的主要研究成果如下:(1)通过设计WAW薄膜的各层厚度,实现可见光区平均透过率高于80%,面电阻只有12.2Ω/□的WAW导电薄膜。发现电致变色性能主要由外层WO3决定,而内层WO3主要起到提高薄膜透过率的作用。(2)比较了相同条件下ITO/WO3和WAW薄膜的电致变色性质,发现WAW具有更高的着色效率(136 vs.45 cm2 C–1)、更短的平均响应时间(10.8 vs.12.5 s)和更高的对比度(53 vs.24%),采用叠层结构兼具透明导电和电致变色双功能的薄膜,为构筑高性能电致变色器件提供一种有效方法。(3)进一步在PET衬底上制备了柔性WAW薄膜,发现其具有优异的耐弯折性能,经1600次弯折,方块电阻几乎没有变化。该柔性WAW薄膜也表现出良好的电致变色性质,平均响应时间为23 s,对比度为25%,着色效率为138cm2C-1。与刚性WAW相比,柔性WAW薄膜相对逊色的电致变色性质,可能是由于其高的电阻(23 vs.12.2Ω/□)和基底高的表面粗糙度(5.9 vs.0.9 nm)所致。(4)本论文提出一个衡量薄膜或器件电致变色综合性能的参数—品质因子Γ(λ),为更快捷的评价不同制备或测试条件下材料的电致变色性能提供依据。电解质方面,以开发低成本、绿色环保的水相支持电解质为目标。采用低成本、水醇溶性的碳纳米点代替传统金属盐电解质,将其与WO3溶胶凝胶混合制成电致变色材料,并以此构筑了三层结构(ITO/WO3溶胶/ITO)电致变色器件。该器件结构简单、安全无毒。同时由于碳纳米点具有淡淡的黄色和光致发光特性,使器件具有荧光发射、淡黄色和绿色可逆变化的特点。该结构丰富了WO3电致变器件的色彩和功能,在防伪及显示领域展现出一定的应用空间。