电致变色材料可以通过施加一个相对较低的偏压（通常<5 V）,在可见光和红外区域实现透过、吸收与反射率的动态可调,从而保证太阳能的高效利用并且可以应用于智能窗、电子纸等相关节能设备。电致变色材料的记忆效应与不发光特性,也使其有望应用于下一代零消耗人眼友好型图像显示设备。与此同时,电致变色反应过程中发生的离子嵌入/脱出也会产生赝电容行为使得材料具备储能特性,这使得我们可以通过制备电致变色超级电容器双功能器件来实现能量储存状态的可视化,因此发展智慧型节能储能材料与器件成为了新兴的研究热点。WO3是一种典型的具有电致变色特性且环境稳定性良好的材料,其结晶程度、微观形貌以及成分结构等影响着材料的电致变色性能,但是WO3也存在着记忆效应欠佳、着色效率低、响应速度慢等缺点,限制了其应用。在本论文的研究工作中,作者针对电致变色材料的记忆效应、动力学响应、光学调制幅度以及储能特性等关键问题与性能短板,系统研究了目标材料的微观结构、性能表现与工作机理之间的内在关联,具体内容与成果如下:1)通过氧缺陷的控制获得具有优秀记忆效应和双波段调制能力的三氧化钨电致变色材料。在本文第三章中,作者对传统直流反应磁控溅射法进行了发展,通过动态控制溅射系统中的氧分压获得了氧缺陷分布可调和混晶结构的氧化钨薄膜。大量内部存在的氧缺陷使得Li+容易被嵌入却难以被脱出,并且在基体内部创造了额外的离子结合位点,混晶结构则有效降低了Li+在材料表面的溢出速度,性能测试表明所得的氧化钨薄膜在可见光（633 nm波长处,99.0%）和近红外（1300 nm波长处,94.2%）区域都表现出极高的光学调制能力,更难得的是材料具有优异的记忆效应（着色状态下静置50天后透过率仅增加了0.04%）。这项工作中的氧化钨薄膜在开发下一代电致变色信息静态显示器或其它节能器件方面具有明显的优势。2)三氧化钨的结晶程度很大程度上会影响材料的电致变色性能。在本文第四章中,我们采用了对衬底温度实时监控的脉冲射频（PRF）磁控溅射技术得到了多孔的非晶态WO3纳米结构,并解决了沉积过程中的自退火温度效应所导致的结晶不规则或化学成分不均匀等问题,并与传统的直流（DC）和射频（RF）磁控溅射所制备的WO3薄膜进行了对比。PRF非晶WO3薄膜在可见光和近红外波段显示出较大的双波段光学调制性能（633 nm和1500 nm分别为93.6%和90.6%）,响应速度快（着色时间为3.2 s,褪色时间为5.6 s）,动力学性能突出,同时具备一定的储能特性。我们以PRF WO3薄膜为变色层,以Ni O薄膜为离子存储层,Li Ta O3薄膜为电解质层,FTO为导电层,玻璃为基底构筑了单基片三明治型全固态电致变色变色器件,实现了全固态状态下的电致变色。3)通过对三氧化钨材料进行结晶性和微观结构的设计可以有效提升材料的电致变色性能。在本文第五章中,通过结合电沉积法和磁控溅射技术构造了双层晶态/非晶复合三氧化钨纳米阵列。本章尝试在磁控溅射技术的基础上引入晶态纳米阵列,晶态/非晶三氧化钨纳米阵列是由晶态WO3纳米阵列和多孔非晶WO3层组成的双层结构,在可见光和近红外区均具有较高的对比度（633 nm波长处为93.9%,1500 nm波长处为89.6%）,响应速度快（着色时间为3.0 s,褪色时间为3.6 s）,循环稳定性优异（10000次循环后对比度保持率为95.4%）。此外,复合纳米阵列还表现出较高的面电容（47.4 m F/cm2）、优异的倍率性能和充放电循环稳定性（2000次循环后,面电容仍保持84.0%）。基于晶态/非晶纳米阵列优异的电致变色和电容性能,我们构建了电致变色超级电容器纳米器件。本章充分利用了各组分之间的互补性和相互作用增强。此外,氧分压对非晶层微观结构以及纳米器件电化学性能的控制起着至关重要的调节作用。4)在本文第六章中,通过构建高质量的有机/无机复合空心纳米结构,提高了材料的电致变色性能。我们采用模板辅助磁控溅射和脉冲电化学沉积相结合的方法,制备了空心三氧化钨/聚噻吩/三氧化钨多层复合纳米阵列薄膜。空心纳米阵列提供了大的比表面积,缩短了电荷传输路径,而构建对称三明治结构层状薄膜则一定程度上提高了电极的环境稳定性和循环稳定性。PEDOT层作为独特的导电网络,交联相互分离的色心,加速了电荷传输过程。所制得的空心复合纳米阵列薄膜具有优秀的电致变色性能和低电位下高效的着色能力,所获得的有机无机复合空心纳米阵列在开发高质量的可视化智能节能器件方面具有巨大的潜力,并且为构建空心微纳结构有机无机复合材料提供了新的思路和方法。