《分級孔結構氧化鎢的可控制備及其電致變色性能研究》是依託哈爾濱工業大學，由楊麗麗擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：分級孔結構氧化鎢的可控制備及其電致變色性能研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：楊麗麗
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
氧化鎢電致變色薄膜在太空飛行器智慧型熱控、顯示屏、智慧型窗等領域具有廣闊的套用前景。但是電致變色回響時間過長的問題嚴重製約其發展，對此本項目提出基於微球模板法與電化學鋰化相結合的新方法，在氧化鎢薄膜中構建大孔-納米孔分級結構來降低其電致變色回響時間。研究微球模板法以及電化學工藝參數對分級孔結構的調控作用，分析電化學鋰化原位致孔過程的形成機制，實現氧化鎢大孔-納米孔分級結構的可控制備；系統研究不同結構參數分級孔結構氧化鎢的離子擴散性能，以揭示分級孔結構對其電致變色性能的影響規律。本項目旨在發展簡便實用的分級孔結構的合成新技術以及結構調控新方法，為氧化鎢電致變色材料的實用化提供可實現途徑；深入研究電化學鋰化法原位致孔形成機制並建立分級孔結構與其電致變色性能的關係，為新型分級孔結構以及電致變色材料的開發奠定基礎。
結題摘要
氧化鎢電致變色薄膜在太空飛行器智慧型熱控、顯示屏、智慧型窗等領域具有廣闊的套用前景，但其變色回響時間長成為制約其發展的瓶頸問題。本項目基於分級孔結構在離子擴散/輸運方面的獨特優勢，利用模板輔助法和電化學鋰化法分別獲得大孔以及納米孔結構，並對製備過程、孔結構對氧化鎢薄膜的離子擴散、電致變色性能的影響機制進行了研究。在製備大孔結構時，我們首次發現大孔結構中“window”的形成是在溶劑溶解模板過程中，由於薄壁處力學性能差，在表面張力的作用下，隨模板脫落導致。其次，大孔結構中大孔分布均勻、具有三維連通孔道，有利於電解液離子的快速滲透，有效降低了變色回響時間；且在近紅外波段提高了光學密度和著色效率；但在可見光波段，薄膜材料的Mie和Bragg散射加強，而削弱了其光學調控能力。同時，我們也研究了孔徑大小、薄膜厚度對其光學調控能力的影響。在電化學鋰化法研究過程中，我們發現通過充放電過程中離子嵌入/脫出以及氧化/還原過程產生的預應力效應導致了納米孔結構的產生；通過循環伏安特性分析發現，電化學鋰化法導致的納米孔結構使得在氧化鎢著色-褪色過程中，離子嵌入到薄膜表面的活性點大大增加，從而提高了氧化鎢薄膜的擴散係數以及著色效率。另外，套用模板輔助法和電化學法研究了大孔結構對另外一種有機電致變色材料——聚苯胺的性能影響，我們發現，大孔結構同樣導致聚苯胺的離子擴散係數提高了2倍，回響時間縮短了一半，近紅外波段電致變色性能提高，但可見光波段電致變色性能由於散射加強而被削弱。
