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、可逆的颜色变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。这种 变化使得电致变色材料成为典型的智能材料的一员。具有电致变色性能的材料称为电致变色材料，用电致变色材料做成的器件称为电致变色器件。电致变色器件具有 双稳态、无视盲角、对比度高、制造成本低、工作温度范围宽、驱动电压低、色彩丰富等优点，可应用于电致变色智能窗、汽车自动防眩目后视镜、电致变色眼镜、 护目镜、智能卡、智能标签、仪表显示、户外广告等领域。

一、电致变色材料的分类

电致变色材料主要有无机电致变色材料和有机电致变色材料2大类。无机电致变色材料包括三氧化钨(WO3)[1]、五氧化二钒(V2O5)、氧化镍 (NiO)、二氧化钛(TiO2)等，部分无机电致变色材料已实现工业化。有机电致变色材料包括有机小分子电致变色材料和高分子电致变色材料2大类。其中 有机小分子电致变色材料主要包括紫精类化合物、三苯胺及其衍生物等[2]，这类化合物在电极表面及溶液中会改变颜色。导电高分子也是一类重要的电致变色材 料，其种类繁多且颜色变化多样，代表性的为聚吡咯衍生物、聚噻吩衍生物及聚苯胺衍生物等。有机电致变色材料具有变色速度快、记忆效应强、能量损耗低、颜色 多样、不同状态下透过率差值高等优点。

电致变色材料自发现至今，全球对电致变色材料基础研究的论文数量已超过2 000篇，并且逐年增多（采用web of Science数据库，检索“主题”为“电致变色（Electrochromism）”，见图1）。其中，具有柔性的聚合物电致变色材料由于其广泛的应用 前景成为近年来的研究热点。

图1 Web of Science收录的“主题”为“Electrochromism”的论文数量

二、电致变色器件及性能指标

电致变色器件按照结构可以分为3类[3]。一类是溶液型电致变色器件，电致变色材料在器件工作过程中始终溶解在电解液中，通常电致变色材料是有机小分子；第 二类为半溶液型电致变色器件，器件工作过程电致变色材料溶解于电解液时为透明态，电致变色材料在电极表面富集时为着色态，通常其电致变色材料为芳香类紫精 化合物、含有甲氧基的芴类化合物等；第三类为固态电致变色器件，器件工作过程电致变色材料始终处于固体状态，通常其电致变色材料为金属氧化物、普鲁士蓝、 含有有机酸基团的紫精以及导电高分子等。

目前，对于电致变色器件性能评价主要包括以下5个指标：

①电致变色反差：为在特定波长处电致变色前后光密度或透过率变化的百分数。光密度变化量（ΔOD）被定义为：ΔOD=lgTb/Tc，其中Tb为褪色状态的透过率，Tc为着色状态下的透过率。

②电致变色效率：η指的是变色效率，定义为单位面积消耗的电量所引起的吸光度变化的程度，η=ΔOD/q=1/q lgTb/Tc。

③开关速度：开关速度是一种对电致变色材料的着色/褪色过程的时间要求，这对应用于动态显示和开关器件而言特别重要。

④稳定性：电致变色材料的稳定性也称为氧化还原循环过程的抗疲劳性，随着循环次数的增加，电致变色反差逐步变小。从应用的角度，对抗疲劳性的要求是非常严格的，经过106次的循环，电致变色反差不应该有明显的损失。

⑤光学记忆：电致变色材料的光学记忆特性是当电场去掉后电致变色材料的光谱态保留的时间。

原文载于《新材料产业》杂志2014年5期