近年来，工程师们一直在开发各种各样的创新和有前途的电子设备。其中包括电致变色器件 (ECD)，这是一种能够以可逆方式控制光学特性(例如光的透射、吸收、反射或发射)的系统。

ECD 可以有许多有趣的应用，例如制造可提高建筑物能源效率的智能窗户、镜子和电子设备的替代显示器。近年来开发的许多电致变色器件利用固态无机或有机材料(例如Ta 2 O 5和ZrO 2)作为电解质。

已发现固态电致变色设备对于创建智能窗户特别有前途。尽管如此，已发现这些设备的离子扩散速度有限，这导致它们随着时间的推移非常缓慢地着色和漂白。

中国科学院的研究人员最近开发了新的电致变色设备，可以快速切换颜色，因此可以显着优于以前提出的解决方案。这些设备发表在Nature Electronics上的一篇论文中，是基于他们设计的全固态串联结构。

“我们报告了基于全固态串联结构并使用质子作为扩散物质的快速开关电致变色装置，”Zewei Shao 和他的同事在他们的论文中写道。“我们使用三氧化钨 (WO 3 ) 作为电致变色材料，使用聚 (3,4-乙烯二氧噻吩): 聚苯乙烯磺酸盐 (PEDOT:PSS) 作为固态质子源。”

研究人员在一系列初步测试中评估了他们开发的结构，发现它取得了非常有希望的结果，但对比度低(即，光的开启和关闭透射率之间略有差异)。为了克服这一限制，他们在 PEDOT:PSS 层的顶部引入了固体聚合物电解质层。该层通过称为离子交换的过程有效地为 PEDOT:PSS 提供钠离子并将质子泵入 WO 3层。

“由此产生的电致变色器件表现出高对比度(在 650 nm 时超过 90%)、快速响应(在 0.7 秒内着色至 90%，在 0.9 秒内漂白至 65%，在 7.1 秒内达到 90%)，良好的着色效率(109 cm 2 C -1 at 670nm)和出色的循环稳定性(在 3000 次循环后对比度下降不到 10%)，”研究人员在他们的论文中解释道。

为了展示他们开发的电致变色器件的可扩展性和潜力，Shao 和他的同事使用它们来创建具有 30x40 cm 2大面积的柔性结构。他们成功创建这些结构的事实表明，他们的设备可以有效地用于构建各种尺寸的智能窗户。

将来，这组研究人员提出的电致变色设备可以在不同的现实环境中引入和测试。除了利用它们来创建智能窗户外，工程师还可以使用它们来开发新的信息显示器和三态光学设备。