電致變色薄膜器件的光學性質可以隨外加電場而發生可逆的變化，利用這種性質，電致變色薄膜器件可以廣泛應用于建筑、汽車、航天等領域，在節能、熱控等方面發揮作用。本文針對電致變色薄膜器件在空間飛行器上的應用方向，綜述了電致變色薄膜器件的研究現狀，分析了該器件在空間飛行器主動熱控以及空間太陽帆姿態控制等方面的應用前景。

　　電致變色(Electrochromism) 是指在外加電場的作用下，材料的價態、化學組分發生可逆變化的現象，具有電致變色特性的材料在外加電壓作用下，由于電子或離子的注入、抽出，導致材料結構和光學、熱學性能發生變化。20 世紀60 年代，Platt 在研究有機染料時首次發現了電致變色現象，自此，電致變色現象引起了人們廣泛的關注。1969 年S.K.Deb在蒸鍍的無定形WO3 薄膜兩側制作Au 電極，在外加電場的情況下，觀察到了電致變色現象，并提出了著名的氧空位色心機理。隨后，Deb 又發現了MoO3 的電致變色特性。1973 年，Schoot 等合成了有機電致變色材料，使有機電致變色材料的研究成為一個重要的研究領域。1978 年Brauntein 等發現了堿鎢硼酸鹽系玻璃的電致變色現象，從而在材料科學中開拓出一個新的領域。而80 年代，C. M. Lampert提出的基于電致變色材料的智能窗( Smart Windows) 則被認為是電致變色研究的另一個里程碑。1995 年，C. G. Granqvist編寫了無機電致變色材料手冊(Handbook of Inorganic Electrochromic Materials)，對無機變色材料的研究情況進行了整理與總結。

　　由于電致變色材料具有在電場作用下改變顏色的特性，該類材料在信息顯示、太陽光控制、可控反射鏡方面有著廣闊的應用前景，可以制備成變色玻璃窗、大面積屏幕、防炫鏡、靈巧窗等薄膜器件。而在空間飛行器上，電致變色材料同樣可以發揮其技術特性的優勢，采用電致變色材料可以制備成發射率或反射率可節型器件，因此在主動熱控以及空間太陽帆姿態控制等方面的具有很好的應用前景。

1、電致變色薄膜

　　由于電致變色的塊體材料需要相對較高的電壓才能出現變色特性，而同時隨著磁控濺射、真空蒸發、溶膠凝膠等技術的發展，因此，電致變色薄膜逐漸成為研究的重點。從電致變色薄膜所用的材料來看，可以分為兩大類，一類是有機電致變色材料，通過控制材料內部電子的得失發生氧化還原反應，從而使材料發生著色和褪色的可逆變化。另一類是無機電致變色材料，由于離子在材料中的注入和抽出而造成材料價態或晶體結構發生改變，從而發生著色和褪色的可逆變化。有機電致變色薄膜中具有代表性的有導電聚合物、金屬酞花青、紫羅精、聚合金屬絡合物等。無機電致變色薄膜多過渡族金屬氧化物或其衍生物，這是由于過渡金屬氧化物中金屬離子的電子價帶結構不穩定，在一定條件下價態發生可逆轉變或形成混合價態，隨著離子價態和濃度的變化，薄膜的顏色也發生相應的變化，常見的無機電致變色材料有WO3、MoO3、TiO2、V2O5、Nb2O5、CeO2、NiO、IrO2、Rh2O3、Co2O3、MnO2 等。

　　為了滿足空間應用等條件的要求，研究人員一直在努力研制全固態的電致變色薄膜器件，這類薄膜器件通常由多層薄膜組成，通常其結構如圖1 所示。當兩電極之間加上電壓時，隨著電壓在一定范圍內變化，離子儲存層的離子穿過離子導體層，進人到電致變色層，使電致變色層逐步著色; 當需要電致變色層退色時，加反向電壓，隨著電壓在一定圍內變化，電致變色層逐步恢復到漂白態。為適應空間輻照的要求，通常選用全無機電致變色材料，當然，在滿足使用環境要求的情況下，為了提高變色效率，也可以采用有機無機相結合的方式。

圖1 電致變色薄膜器件的結構示意圖

　　電致變色薄膜的制備方法通常有濺射法、蒸發法、溶膠凝膠法、脈沖激光法、化學氣相沉積等，這些方法各有優缺點，其中濺射法因沉積面積大、低溫制備等優點受到較多的研究。

總結

　　綜上所述，電致變色薄膜器件由于其技術優勢，在空間飛行器熱控及薄膜航天器姿軌控制方面具有良好的應用前景。在工程化的應用方面，還需要對變色響應時間、變化次數等方面進行優化，以適應應用的需求。