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电致变色材料是指在施加外电压的条件下，由于离子与电荷的嵌入/脱出引起氧化还原反应，导致颜色发生可逆变化的材料。这种材料集成在器件当中可以实现器件反射率、透过率、吸收率等光学性能的变化，在智能窗、显示器、汽车后视镜等领域具有非常广泛的应用前景。
三氧化钨是应用最广泛的无机电致变色材料。纳米材料具有更大的比表面积，离子传输路径更短，通过构建合适的孔隙结构以及快速离子传输通道能很好地改善材料的响应速度。采用溶胶凝胶法可以调控纳米材料的形貌改善性能, 其中，纳米线材料具有自缠绕的特点，在制备成薄膜的过程中易于形成的孔隙结构，增大与电解液的接触面积，促进离子传输。而且，掺杂也是广泛提升性能的途径，杂原子的掺杂可以改善材料的形貌，掺入到晶体结构中能扩大晶格间距，促进离子传输，缩短响应时间。
因此首先通过水热法制备纳米棒与纳米线形貌的纳米氧化钨材料，通过喷涂法制备成薄膜，并组装成器件，对材料进行表征及性能研究。研究了形貌结构对电致变色性能的影响，结果表明纳米线结构材料较纳米棒结构材料具有更好电致变色性能，有较大的光调制率 44.2%@630 nm，着色响应时间10.6 s，褪色响应时间1.6 s，循环次数100次内无衰减，具有良好的电致变色性能。
Nb 元素为常用的电致变色材料，且 Nb5+与 W6+半径相近，也是常用的掺杂元素。通过溶剂热与喷涂法制备Nb掺杂的WOx薄膜，进一步研究了Nb掺杂对氧化钨结构与性能的影响。结果表明，随着Nb掺杂含量的增加，WOx的晶格间距扩大增加了离子传输速度，响应时间逐渐缩短。10%Nb掺杂的WOx在300-1100 nm的波长范围内具有较大的光调制率66.1%，着色响应时间19.7 s，褪色响应时间1.4 s，循环次数超过1000次，具有良好的电致变色性能。
磁控溅射是制备非晶电致变色薄膜的重要方法，使用合适的材料进行复合，提高薄膜的循环稳定性也是非常重要的。而且，磁控溅射制备的薄膜非常致密，使用模板或刻蚀构建合适的微孔结构，加快离子传输可以提高材料的响应速度。
五氧化二铌与三氧化钨为性能优异的阴极电致变色材料，利用双靶磁控溅射技术在不锈钢基板上溅射 Nb2O5-WO3复合薄膜，改善薄膜性能，尤其是薄膜的循环稳定性。实验结果表明，由于Nb2O5与WO3材料的复合，一方面提高了薄膜的光调制率，另一方面Nb2O5缓解了薄膜循环过程中的衰减提升了循环稳定性，在400-1600 nm范围内最佳光调制率达到83.4%，在航天器热控方面具有非常好的应用潜力。
采用双靶磁控溅射制备Al2O3-WO3混合薄膜，通过盐酸刻蚀去除部分Al2O3后使Al2O3-WO3薄膜产生部分孔隙以提高离子的传输速率。对Al2O3-WO3混合薄膜的制备条件进行了优化，对无定型态和晶体态Al2O3-WO3混合薄膜的电致变色性能分别进行了研究。结果表明优化后的无定型态 Al2O3-WO3薄膜与纯的 WO3相比，表现出更高的光调制率及更快的响应速率，着色响应时间6.8 s，褪色响应时间0.8 s，光调制率达到77.1%。对于晶态薄膜，刻蚀之后的薄膜表现出更好的电致变色性能，其着色响应时间为10.8 s，褪色响应时间为4.1 s，300-800 nm平均光调制率为50.7%，在1000次内循环基本没有衰减。最后将组装的电致变色器件模拟建筑物智能窗，对光学和热控制能力进行了评估，电致变色智能窗能很好的实现太阳能热辐射的管理和调节并减少能耗。而且，Al2O3-WO3混合薄膜在保持了良好的电致变色性能的同时，可以减少贵重金属W的使用，节约资源，降低成本。
三氧化钨是应用最广泛的无机电致变色材料。纳米材料具有更大的比表面积，离子传输路径更短，通过构建合适的孔隙结构以及快速离子传输通道能很好地改善材料的响应速度。采用溶胶凝胶法可以调控纳米材料的形貌改善性能, 其中，纳米线材料具有自缠绕的特点，在制备成薄膜的过程中易于形成的孔隙结构，增大与电解液的接触面积，促进离子传输。而且，掺杂也是广泛提升性能的途径，杂原子的掺杂可以改善材料的形貌，掺入到晶体结构中能扩大晶格间距，促进离子传输，缩短响应时间。
因此首先通过水热法制备纳米棒与纳米线形貌的纳米氧化钨材料，通过喷涂法制备成薄膜，并组装成器件，对材料进行表征及性能研究。研究了形貌结构对电致变色性能的影响，结果表明纳米线结构材料较纳米棒结构材料具有更好电致变色性能，有较大的光调制率 44.2%@630 nm，着色响应时间10.6 s，褪色响应时间1.6 s，循环次数100次内无衰减，具有良好的电致变色性能。
Nb 元素为常用的电致变色材料，且 Nb5+与 W6+半径相近，也是常用的掺杂元素。通过溶剂热与喷涂法制备Nb掺杂的WOx薄膜，进一步研究了Nb掺杂对氧化钨结构与性能的影响。结果表明，随着Nb掺杂含量的增加，WOx的晶格间距扩大增加了离子传输速度，响应时间逐渐缩短。10%Nb掺杂的WOx在300-1100 nm的波长范围内具有较大的光调制率66.1%，着色响应时间19.7 s，褪色响应时间1.4 s，循环次数超过1000次，具有良好的电致变色性能。
磁控溅射是制备非晶电致变色薄膜的重要方法，使用合适的材料进行复合，提高薄膜的循环稳定性也是非常重要的。而且，磁控溅射制备的薄膜非常致密，使用模板或刻蚀构建合适的微孔结构，加快离子传输可以提高材料的响应速度。
五氧化二铌与三氧化钨为性能优异的阴极电致变色材料，利用双靶磁控溅射技术在不锈钢基板上溅射 Nb2O5-WO3复合薄膜，改善薄膜性能，尤其是薄膜的循环稳定性。实验结果表明，由于Nb2O5与WO3材料的复合，一方面提高了薄膜的光调制率，另一方面Nb2O5缓解了薄膜循环过程中的衰减提升了循环稳定性，在400-1600 nm范围内最佳光调制率达到83.4%，在航天器热控方面具有非常好的应用潜力。
采用双靶磁控溅射制备Al2O3-WO3混合薄膜，通过盐酸刻蚀去除部分Al2O3后使Al2O3-WO3薄膜产生部分孔隙以提高离子的传输速率。对Al2O3-WO3混合薄膜的制备条件进行了优化，对无定型态和晶体态Al2O3-WO3混合薄膜的电致变色性能分别进行了研究。结果表明优化后的无定型态 Al2O3-WO3薄膜与纯的 WO3相比，表现出更高的光调制率及更快的响应速率，着色响应时间6.8 s，褪色响应时间0.8 s，光调制率达到77.1%。对于晶态薄膜，刻蚀之后的薄膜表现出更好的电致变色性能，其着色响应时间为10.8 s，褪色响应时间为4.1 s，300-800 nm平均光调制率为50.7%，在1000次内循环基本没有衰减。最后将组装的电致变色器件模拟建筑物智能窗，对光学和热控制能力进行了评估，电致变色智能窗能很好的实现太阳能热辐射的管理和调节并减少能耗。而且，Al2O3-WO3混合薄膜在保持了良好的电致变色性能的同时，可以减少贵重金属W的使用，节约资源，降低成本。