用于飞机风挡玻璃窗的复合有序纳米球壳结构WO3薄膜及其电致变色研究

无眩可变色飞机驾驶舱风挡玻璃可以在复杂强光情况下改变其光透过率和颜色．使用它就能避免驾驶员的眩光，并保证飞行安全．具有电致变色（EC）特性的薄膜是这种风挡玻璃的最佳候选．本项目将用"人工胶体晶体模板"，以化学溶胶／凝胶法为主，物理气相的磁控溅射法为辅的手段，探索在胶体晶体模板的微米／纳米球（微纳球）基本单元（基元）表面上制备多叠层（１－３层）球壳WO3、ZnO、TiO2或它们的复合叠层．研究这种微纳球（或孔）基元构成的薄膜及其EC特性．在这种＂多组分/多微纳＂结构的薄膜中，微纳球（孔）基元的尺度是可控的，各球壳层的氧化物是纳米粒子／纳米晶结构，球壳层的厚度则是纳米尺度．实验中将用激光光谱、多种谱学和显微技术等表征手段研究该复合氧化钨薄膜材料，这包括它的电学、光学、电化学性能，尤其是它的正离子及电子的注入/抽出特性、EC机制以及它们与微纳结构之间的关系．试图获得与之相关的科学问题的本质认识．

在本项目中我们开展了纳米微米结构氧化物的关键科学技术这一代表了该领域的未来发展趋势的探索研究。主要关注电致变色（EC）材料的纳米结构设计与控制，制备有序的＂多组分/多微纳结构＂复合WO3薄膜，并研究它的ＥＣ机制。.. 在研究中，以化学溶胶／凝胶法，以及物理气相的磁控溅射法探索了微米／纳米结构基本单元（基元）WO3、V2O3、ZnO、TiO2或它们的复合薄膜。 在薄膜的多微纳结构模版研究中，我们取得了三个种类以上的典型微纳结构,比如： .. （1）开展了采用低温垂直沉积法制备聚苯乙烯（ＰＳ）胶体模板以及排列有序Ａｇ／ＴｉＯ２与WO3等空心微球壳薄膜材料的研究工作。结果表明这种材料很好地保持了模板的四方排列，具有高度有序的纳米结构。经过把该纳米迭层结构应用于WO3材料将会改善电致变色材料的功效 。 . （2）聚合物―聚取代噻吩薄膜微纳结构模板. 这个工作首次制备了用二元混合高分子微相分离薄膜，如PCBET/PMMA、PCBET/PMPMA、PCBET/PVK.通过AFM 和LMF 等研究证实了二元混合的聚合物膜结构是由微米和纳米相组成的.改变二元高分子材料的混合比可以获得不同的微相尺寸。. （3）金属W和Al薄板/薄膜的阳极氧化有序微孔结构研究。阳极氧化铝(AAO)等模板是通过电化学对金属进行阳极氧化所得到的一种多孔材料。因为其具有自有序性,在氧化的过程中形成具有周期结构的孔道、周期、孔径以及孔道深度可以通过氧化条件的改变进行调节。.. 利用上述模版制备了复合WO3等薄膜，最佳的的条件为（O2:Ar=9:21、80W、1.2Pa），透过谱显示在可见区（400nm-770nm）都在８５％－9５%，开展了在1-3V电压下，LiClO4/PC溶液中进行电致变色性能研究，对不同着色褪色时间的透射光谱进行了对比分析。复合薄膜在可见光区域内着色态和褪色态的透过率相差80%以上，而且具有很好的循环特性。