電致變色原理和發(fā)展

電致變色是指材料在電壓電流的作用下，光學(xué)性質(zhì)比如透過率、反射率、吸收率等發(fā)生穩(wěn)定、可逆的變化。

最早在交通領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用電致變色的或許是波音787，在波音787上，傳統(tǒng)的舷窗遮陽簾被去掉，取而代之的是控制按鈕以及可調(diào)變色的舷窗玻璃。

波音787上的可變色舷窗采用了第一代電致變色技術(shù)，這種技術(shù)主要是采用一類被稱為紫晶的化合物，這種材料通電后發(fā)生反應(yīng)呈現(xiàn)藍色。在電致變色玻璃中，一般是將紫晶類的凝膠材料灌入到兩片玻璃中間，最后進行封裝。

當然，具體來看并不只是簡單地導(dǎo)入材料就可以，一般來說，在兩片玻璃之間，其實具有2層透明導(dǎo)電層、2層電致變色層、一層電解質(zhì)層等結(jié)構(gòu)。

透明導(dǎo)電層就是一層導(dǎo)電的薄膜，有很高的透光率和電導(dǎo)率，這是將電場作用到電致變色材料的關(guān)鍵。

 

電致變色層是電子和離子的混合體，在電場作用下會產(chǎn)生顏色變化；電解質(zhì)層是用于傳導(dǎo)變色反應(yīng)中所需要的離子，具備高離子透過率和低電子透過率。

不過在應(yīng)用上，由于大面積玻璃的平整度和曲率難以一致，工藝上容易導(dǎo)致凝膠涂層不均勻，以致玻璃變色不均勻。除了飛機舷窗外，這種技術(shù)在防眩目后視鏡上應(yīng)用較多。

而第二代的電致變色技術(shù)，又被稱為無機固態(tài)技術(shù)。顧名思義，變色使用的材料發(fā)生了變化，無機固態(tài)技術(shù)選擇了三氧化鎢作為核心材料。三氧化鎢具有特殊的晶格結(jié)構(gòu)和電致化學(xué)反應(yīng)，當外加電場時，會產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)，從而改變顏色。具體來說，三氧化鎢和H+和Li+結(jié)合后，會從透明轉(zhuǎn)為深藍色。

不過這種以玻璃為基地的無機固態(tài)技術(shù)不太適合曲面場景，這與第一代的技術(shù)類似。主要是因為三氧化鎢材料鍍膜在曲面玻璃上的工藝成本較高，且容易出現(xiàn)不均勻的現(xiàn)象。

而第三代的電致變色技術(shù)被稱為柔性固態(tài)電致變色薄膜技術(shù)，采用了聚合物電致變色材料。先將聚合物聚合物材料均勻分散成溶液，用儀器把EC溶液涂布在薄膜上，對完成涂布的薄膜進行高溫烘干并制成EC復(fù)合薄膜。

而采用薄膜形式的好處是，能夠應(yīng)用到各種形態(tài)的玻璃上，包括面積、形狀、曲率等以往限制電致變色應(yīng)用的因素，都不再成為限制。特別是在目前的新能源汽車玻璃天幕上，由于車身形狀設(shè)計，天幕玻璃一般會呈現(xiàn)一定的曲率，電致變色薄膜的加入就能夠輕松讓天幕玻璃滿足遮光的需求。