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连续纤维强韧化陶瓷基复合材料(CMCs)是航空航天等领域关键热结构材料, 机械连接作为最可靠的连接方式之一, 是实现大尺寸复杂CMCs构件连接的重要手段。目前, CMCs连接件的研究正在快速发展, 但鲜见有关CMCs连接件的全面综述性文献。本文围绕近年来在CMCs连接件领域的研究工作, 归纳了CMCs紧固件的制备及力学性能表征方法, 系统梳理和讨论了CMCs紧固件的损伤失效机制, 从材料性能和外部环境角度出发, 重点阐述了CMCs紧固件力学性能的影响因素和规律, 并介绍了CMCs机械连接件相关研究工作, 最后对CMCs连接件在损伤规律、失效机制、有限元仿真以及连接可靠性等方面进行了展望。
电介质电容器因其极高的功率密度, 近年来在工业生产、基础科研、航空航天、国防军工等领域发挥着越来越重要的作用。然而, 电介质电容器较低的能量密度导致其体积普遍较大, 难以满足未来器件的小型化需求。聚合物-陶瓷复合电介质材料可以将陶瓷材料的高介电常数与聚合物材料的高击穿场强联合起来, 进而有望获得优异的储能特性。当前, 发展具有高储能密度的聚合物-陶瓷复合电介质材料对于未来实现电介质电容器的小型化目标至关重要。本文主要从纳米填料调控、聚合物-陶瓷界面优化和多层复合结构设计三个角度出发, 系统总结了目前聚合物-陶瓷复合电介质储能材料的研究进展, 详细介绍了纳米填料的维度、尺寸、种类和多级结构, 表面修饰改性和构筑核壳结构等界面优化方法以及三明治结构和梯度结构等多层复合结构设计对复合电介质材料的介电常数、击穿场强和储能密度的影响规律, 分析探讨了复合电介质材料的微观结构与其储能特性之间的构效关系。最后, 针对当前研究存在的挑战和不足, 指出选用新型二维纳米填料、提升能量存储效率、采取多方式协同优化策略以及构筑相应的电容器件将是该领域未来的重点发展方向。
SiC纤维成键陶瓷(SiC fiber-bonded ceramics, FBCs)作为一种由SiC纤维热压烧结而得到的新型高温结构材料, 具有低气孔率、高纤维体积分数的结构特点, 以及耐高温、抗氧化、高强度等性能优势, 是航空发动机涡轮叶片、转子等高温部件的极佳候选材料。本文系统论述了SiC纤维成键陶瓷的研究进展情况, 介绍了两类成键陶瓷(Tyrannohex与SA-Tyrannohex)的结构特点与制备方法, 讨论了成键陶瓷组成、结构与性能之间的相互关系, 指出界面碳层对于成键陶瓷性能的发挥具有关键作用, 着重介绍了SA-Tyrannohex型成键陶瓷的室温与高温力学性能, 分析其具有优异高温性能的原因, 总结SA-Tyrannohex考核验证与应用发展情况, 指出目前成键陶瓷还存在复杂构件成型困难等问题, 并展望了成键陶瓷未来需要进一步强韧化、加强动态服役考核等发展趋势与研究方向, 最后提出开展SiC纤维成键陶瓷的研究对于我国耐高温部件新材料的研制具有重要意义。
SiC纤维作为陶瓷基复合材料(CMC)的常见增强体之一, 具有较低的密度、较高的拉伸强度以及优良的耐高温和耐氧化性能。在SiC纤维表面制备涂层, 不仅可提升纤维本身的力学性能、耐高温性能、抗氧化性能以及电磁功能特性, 而且还可有效改善纤维与基体界面的结合性能, 提高复合材料的断裂韧性与力学性能。本文首先对SiC纤维表面涂层的制备方法进行了综述, 阐述了刻蚀法、沉积法、化学气相渗透法以及先驱体转化法等方法的基本过程及相关研究进展, 并对比了不同制备方法的优缺点, 然后综述了涂层对SiC纤维及其增强的复合材料的影响, 最后对SiC纤维上制备涂层的发展趋势进行了总结归纳, 可以采用实验研究与计算仿真相结合的手段来模拟SiC纤维涂层的真实服役环境, 并可以通过制备热障复合涂层来提高纤维在极端服役条件下的使用性能。
作为一种先进的高温结构及功能材料, 高效传热和高温耐热相结合对纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(silicon carbide matrix composites, SiC CMC) 在热管理领域(thermal management, TM) 中的应用至关重要。常见的纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料, 如碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(Cf/SiC或Cf/C-SiC)、碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiCf/SiC)等, 增强纤维的石墨化程度较低, 难以形成有效的热输运网络。本文综述了纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料制备及高导热性能等方面的最新研究进展。可通过引入高导热相、优化界面结构、粗粒化碳化硅晶体、设计预制体结构等方式提高纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的热输运能力。此外, 展望了纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料发展趋势, 即综合考虑影响高导热碳化硅陶瓷基复合材料性能要素, 灵活运用复合材料结构与性能的构效关系, 以期制备尺寸稳定、性能优异的纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料。
钨锆(W-Zr)合金兼具高密度、高强度、高反应潜能等优点, 既可以发挥W基合金优异的侵彻性能, 又可以利用Zr的氧化放热提供后效毁伤, 在破片式杀爆战斗部、穿甲弹及小口径弹体中展现出巨大的应用潜力, 从而备受国内外关注。本文综述了W-Zr合金反应结构材料的制备方法、力学性能以及反应特性, 重点讨论了W-Zr合金在侵彻能力及反应释能方面的表现。在此基础上, 提出W-Zr合金的未来发展应聚焦于W的燃烧特性调控以及塑性改善。另外, 关于W-Zr合金组织结构、力学性能与动态破碎以及反应释能之间的协同机制仍缺乏系统性研究, 后续需要通过实验研究与模拟计算相结合的方式进一步完善。
可逆金属电沉积器件(reversible metal electrodeposition device, RMED)是一种新型电致变色器件, 在可见光、红外等波段具有出色光谱调控能力, 且具有结构简单、能耗低、多色态调控等独特优势, 在智能窗、热管理、信息显示等领域展现出极大的应用潜力。近年来通过结构设计和电解质成分优化等措施实现了RMED性能提升, 但仍存在开路稳定性差、循环寿命短、有效面积小等问题, 严重阻碍RMED的发展应用。本文分别从光谱调控范围和性能优化提升的角度概括总结基于可逆金属电沉积的光谱调控器件研究进展。光谱调控范围主要包括可见光和红外波段。简要介绍不同金属沉积体系的RMED在可见光波段的发展现状, 这也是目前研究最广泛的方向。重点讨论为实现其红外光谱调控所进行的电极创新。论述有关开路稳定性、循环稳定性等器件性能优化提升的研究方法。最后指出RMED仍面临着一些发展难题, 未来可针对器件性能和理论机制等方面展开深入和系统研究。
超疏油指表面张力较低的油滴在固体表面的接触角(CA)大于150°, 滚动角(SA)小于10°的现象。但由于有机液体的表面张力很低, 超疏油表面的构造相对困难。受弹尾虫的启发, 构造凹角结构成为解决这一难题的突破口, 与表面化学成分修饰、表面粗糙度这两个因素一起被引入超疏油表面的设计和制造系统。本文介绍了Young模型、Wenzel模型、Cassie-Baxter模型等几种经典润湿模型, 从结构构筑及化学成分出发阐述了超疏油表面的设计方法, 重点讨论了静电纺丝法、溶胶-凝胶法、沉积法、刻蚀法、激光加工法等超疏油表面制备技术的研究进展, 总结了在不同表面张力的测试液体下各种表面的疏油性能, 最后展望了超疏油表面的研究方向, 即低成本、简单易行、环境友好型、所得表面物理化学性质优异的超疏油表面制备技术将进一步被挖掘。
聚合物离子凝胶是一种由离子液体(IL)和聚合物基质构成的新型凝胶体系, 具有优异的可拉伸性、较高的电导率和较好的稳定性, 在柔性电子产品领域具有广阔的应用空间, 备受国内外研究者关注。通过调研整理近年来相关领域的研究进展, 本文综述了聚合物离子凝胶材料的基质分类, 讨论了导电水凝胶的改性方法, 阐述了离子凝胶在相关领域的应用, 并在此基础上总结展望了聚合物离子凝胶面临的挑战与未来的发展方向。指出开发具有优异力学性能、高电导率、可降解的离子凝胶是未来研究的重点。同时, 提高离子凝胶的环境稳定性, 降低离子凝胶的制备成本是实际应用中亟须解决的难题。离子凝胶的制备与应用研究将促进柔性电子材料的飞速发展。
采用聚锆碳烷PZC和聚碳硅烷PCS作为杂化先驱体聚合物, 通过脱氢耦合反应制备富含活性交联位点的ZrC-SiC复相陶瓷先驱体PZCS, 研究先驱体陶瓷化机理及最终陶瓷的组成结构。结果表明: PZCS先驱体由于促进了陶瓷化过程中活性基团的交联, 850 ℃下其陶瓷产率(71.84%, 质量分数, 下同)显著高于PZC(51.40%)或PCS(53.46%)先驱体。同时, 在Zr-Cp的催化下, 通过先驱体之间的协同作用近程碳与Zr, Si元素直接转化生成碳化物陶瓷, 避免了碳热还原反应对陶瓷的损伤, 并有效降低了烧结温度。PZCS先驱体经陶瓷化处理后生成兼具耐高温组元和抗氧化组元的ZrC-SiC纳米复相陶瓷, ZrC相和SiC相可以相互抑制结晶、细化晶粒, 其中ZrC晶粒尺寸为25.4 nm, 纳米复相结构的生成有利于提升超高温陶瓷的综合性能。
连续氧化铝纤维增强陶瓷基复合材料是航空航天领域理想的热结构材料之一, 复合材料的力学性能很大程度取决于连续氧化铝纤维的力学性能, 目前不同热处理环境对连续氧化铝纤维力学性能及微观结构的影响鲜有报道。本研究以Nextel 610连续氧化铝纤维为对象, 研究热处理气氛、热处理温度和热处理时间等因素对其力学性能及微观结构的影响。结果表明: 空气气氛下, 当热处理温度由1000 ℃升高至1400 ℃时, 纤维的单丝拉伸强度由2.58 GPa下降至0.94 GPa, 表面晶粒尺寸由97.3 nm增大至184.1 nm; 水汽气氛下, 当热处理温度由1000 ℃升高至1400 ℃时, 纤维的单丝拉伸强度由2.18 GPa下降至0.95 GPa, 表面晶粒尺寸由91.3 nm增大至171.7 nm。水汽气氛中的H2O分子高温下向纤维内部扩散, 使纤维内部缺陷增多, 导致热处理工艺参数相同时, 水汽气氛下纤维的单丝拉伸强度低于空气气氛, 纤维表面晶粒在水汽气氛下的生长速率小于空气气氛。
氧化铝纤维增强氧化铝陶瓷基复合材料具有耐高温、高强度、抗氧化等特点, 在航空航天热结构材料方向具有广阔的应用前景。使用NextelTM 610纤维布作为增强体, 以浆料浸渍-模压成型工艺制备复合材料粗坯, 经马弗炉一次高温烧结获得氧化铝陶瓷基复合材料。通过对纤维和基体的晶体结构、力学强度等性能随热处理温度变化的影响确定适合复合材料制备的温度范围。研究不同固含量浆料对复合材料力学性能和微观结构的影响。结果表明: NextelTM 610/Al2O3陶瓷基复合材料的弯曲强度随着固含量的增大呈先增大后减小的变化趋势, 当浆料固含量为60%(质量分数, 下同)时, 其弯曲强度最大, 达到370.68 MPa。当固含量小于60%时, 复合材料弯曲强度较低的原因是纤维束内的基体填充不足; 当固含量增大至65%时, 复合材料弯曲强度衰减原因是过多基体缺陷的产生和纤维-基体界面间结合增强, 阻碍了纤维脱粘、拔出等增韧机制。
BaTiO3具有高介低损、廉价环保的优点, 但其介电常数在相变温度附近发生非线性变化的特性限制了其在宽温稳定型电容器领域的应用。为改善BaTiO3的介温特性, 本工作利用固相合成法制备BaTi1-xCexO3(x=0~0.20)陶瓷, 在BaTiO3的B位(Ti位)引入Ce掺杂, 通过实验方法研究不同Ce掺杂量对陶瓷相演变、缺陷状态、微观形貌与介电性能的影响规律, 并结合第一性原理计算方法探究掺杂改性的作用机理。结果表明: 在所有陶瓷样品中, Ce元素均以Ce4+形式完全进入B位。随着Ce掺杂量的增加, BaTi1-xCexO3陶瓷的室温结构由四方/赝立方共存结构转变为正交/四方结构, 再转变为赝立方相结构。由于Ce4+与Ti4+的离子半径差异, Ce掺杂使得陶瓷的晶格常数上升, 导致局部晶格畸变与铁电结构长程有序度的降低, 引起能带结构、态密度与电荷密度分布的变化, 并诱发Ba空位与Ti空位的生成。相较纯BaTiO3陶瓷而言, Ce掺杂使得陶瓷的平均晶粒尺寸出现先减小后增加的变化规律, 而陶瓷的致密度则逐渐上升。BaTi1-xCexO3陶瓷的峰值介电常数随Ce掺杂量上升呈现先上升后下降的变化规律, 其介电常数峰值温度在x=0~0.08成分区间内由122 ℃缓慢下降至112 ℃, 而在x=0.08~0.20区间内快速下降至-3 ℃。具有x≥0.06取值的BaTi1-xCexO3陶瓷表现出弥散相变的介电行为, 而x=0.20陶瓷具有弛豫铁电体的典型特征, 室温介电常数3258.38(10 kHz), |Δεr/εr25 ℃|≤22%的温度区间为-60~87 ℃, 介温稳定性符合EIA X5S标准。由此可见, B位Ce掺杂可以有效改善BaTiO3介电常数在变温环境中的稳定性, 这将为研发宽温范围内具有稳定介电性能的介质材料提供新的思路。
采用不同面密度和丝束大小的碳纤维布, 通过不同z向缝合方式编织了两种碳布叠层结构的碳纤维预制体, 再经化学气相渗透法(chemical vapor infiltration, CVI)与气相渗硅法(gaseous silicon infiltration, GSI)联用制备了C/C-SiC复合材料。研究了碳纤维预制体结构对CVI-GSI C/C-SiC复合材料微观结构与力学性能的影响。结果表明, 由纤维体积分数与C/C素坯密度都相同的预制体所制备的两种复合材料的密度、各相组成、结构与性能均大不相同。较小的碳纤维丝束(1K)和碳布面密度(92 g/m2), 以及锁式缝合留下的较大孔隙为GSI反应中Si蒸气的渗透提供了更加充足的通道, 最终制备的T1复合材料孔隙率低、结构均匀、性能更高, 其弯曲强度、模量和断裂韧度分别为300.97 MPa, 51.75 GPa, 11.32 MPa·m1/2。初始预制体结构和C/C中间体结构的综合调控是CVI-GSI联用工艺制备高性能C/C-SiC复合材料的关键。
阴极作为强流电子束的起点, 对高功率微波源的性能具有重要影响。石墨是高功率源用爆炸发射阴极的常用材料, 具有高压重频条件下运行稳定和长寿命的优点。使用具有高长径比、低发射阈值的碳纤维对石墨阴极进行复合, 采用场发射及高功率微波测试平台, 对比分析纯石墨阴极及碳纤维复合石墨阴极的场发射性能、强流电子发射性能及输出微波特性, 结合阴极的微观结构表征, 研究碳纤维复合对石墨阴极电子发射性能的影响规律。研究表明: 与鳞片石墨阴极相比, 40%(质量分数)碳纤维复合石墨阴极的场发射阈值电场由143 kV/cm降低到119 kV/cm, 降低了约16.8%, 二极管电压为480 kV时输出的微波脉宽与峰值分别提高了13.5%, 5.7%。同时考虑到碳纤维在爆炸电子发射过程中结构稳定性的特点, 碳纤维的复合也有利于阴极使用寿命的提高。
基于自制Zr0.5Hf0.5C先驱体和商业化液态聚碳硅烷, 通过先驱体浸渍裂解(PIP)工艺成功制备C/Zr0.5Hf0.5C-SiC复合材料, 研究纤维表面热解C涂层厚度对复合材料微观结构及弯曲性能的影响。结果表明: 自制Zr0.5Hf0.5C先驱体在1400 ℃下即可转化生成单一Zr0.5Hf0.5C固溶体。因具有良好的渗透性, 转化生成的Zr0.5Hf0.5C基体同时存在于C/Zr0.5Hf0.5C-SiC复合材料的纤维束内和束间, 呈包裹SiC基体的层状形貌。C/Zr0.5Hf0.5C-SiC复合材料主要由C, SiC和Zr0.5Hf0.5C相组成; 具有不同热解C涂层厚度(0.67, 0.84, 1.36 μm) 的3组复合材料密度分别为2.07, 1.99, 1.98 g/cm3; 随热解C涂层厚度的增加复合材料中SiC含量减少。弯曲加载中3组不同热解C涂层厚度复合材料均呈现假塑性断裂模式, 弯曲强度, 弯曲模量和断裂韧度分别在410 MPa, 60 GPa和15.6 MPa·m1/2以上。良好的界面结合和预先引入的SiC基体是C/Zr0.5Hf0.5C-SiC复合材料获得优良弯曲性能的关键。
碳纤维增强硅树脂衍生SiOC(C/SiOC)复合材料具有高性价比的优势, 是一种应用前景良好的高温结构材料。以碳纤维针刺毡作为增强体, 通过先驱体浸渍裂解(precursor infiltration pyrolysis, PIP)工艺制备C/SiOC复合材料。在首周期引入热模压交联工艺, 通过优化热模压温度和压力, 在不破坏针刺毡结构的前提下, 有效提高了纤维体积分数和复合材料致密度, 使C/SiOC复合材料的室温弯曲强度和断裂韧度分别提升至331 MPa和16.0 MPa·m1/2。对C/SiOC复合材料的致密化过程的结构演变进行了分析, 结果表明, 基体优先填充纤维束内孔隙, 复合材料的孔隙大部分集中分布在Z向纤维附近。随着制备周期的增加, 复合材料的孔隙率逐渐降低, 孔隙由连通孔转变为孤立孔。经过8周期"浸渍-交联-裂解"工艺, 复合材料基本完成致密化。
金属锂负极是锂电池极具发展潜力的高能二次电池负极材料, 但是锂枝晶生长、界面不稳定、循环稳定性差和体积膨胀大等问题限制了锂负极的应用。针对枝晶生长和体积膨胀的问题, 本工作通过模板法构筑了一种具有较大比表面积的半限域式层次孔炭(HPC)材料, HPC电极材料的高比表面积可降低局部电流密度, 丰富的孔道结构可将锂限制在其内部沉积, 从而达到抑制枝晶生长和缓解体积膨胀的目的。Li‖HPC电池在电流密度为1.0 mA·cm-2、沉积电量为1.0 mAh·cm-2条件下可以循环超过250周次, 其库仑效率保持在97.6%。采用此负极与磷酸铁锂(LiFePO4)正极匹配制备的Li@HPC‖LiFePO4全电池, 在0.5 C下循环100周次后的正极放电比容量为93.6 mAh·g-1, 较相同条件下的Li@Cu‖LiFePO4全电池(60.8 mAh·g-1)提升了32.8 mAh·g-1。
制约可控核聚变堆商业化运用的关键问题之一是面向等离子体材料(plasma facing materials, PFMs), 难熔多主元合金因其高温高强度、高熔点及良好的耐辐照性有望满足PFMs的需求。本工作设计并采用电弧熔炼制备了(TiVTa)95X5(X=Cr, Zr, W)低活化多主元合金, 采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能量色散X射线谱仪(EDS)研究了Cr, Zr和W的添加对铸态、匀质TiVTa系合金的微观结构及900 ℃下相稳定性的影响。结果表明, 铸态合金均为具有体心立方(BCC)结构的简单固溶体, 经1200 ℃匀质化处理后(TiVTa)95Cr5合金发生相分解, 基体内出现少量C15_Laves第二相。900 ℃下TiVTa系合金相稳定性不佳, 均分解为一个BCC主相和沿晶界分布的C15_Laves第二相, TiVTa和(TiVTa)95W5合金中第二相体积分数较小, Cr, Zr的添加加剧相分解。经相结构及元素分析发现, (TiVTa)95X5(X=Cr, Zr, W)合金中析出的C15_Laves相晶格常数及元素组成均与二元合金体系中可能存在的Laves相不一致, 差异主要来源于Laves相的元素组成。
Ti-Zr-Ta难熔合金具有优良的力学性能和冲击释能特性, 在含能结构材料领域展现出良好的应用前景。Ti-Zr-Ta合金目前主要通过熔炼工艺制备, 但其组元均为高熔点金属, 熔铸成形的方法难以制备出组织结构均匀的大尺寸部件。基于此, 本工作采用氢化脱氢法预先制备Ti-Zr-Ta难熔合金粉末, 并利用真空热压工艺烧结成型, 在此基础上, 对烧结态Ti-Zr-Ta合金的组织结构、力学性能和冲击释能特性进行了研究。结果表明: 氢化脱氢法制得的Ti-Zr-Ta合金粉末平均粒径为9.4 μm, 由BCC1, BCC2, HCP三相组成; 在1300 ℃的烧结温度下制备得到的Ti-Zr-Ta合金密度为7.34 g/cm3, 基本实现了全致密化, 合金主要由BCC1和BCC2两相组成, 准静态压缩强度和断裂应变分别为1637 MPa和6.4%, 呈脆性断裂特征。在弹道枪实验中, 5.6 g烧结态Ti-Zr-Ta合金以1493 m/s的速度击穿靶板后, 在27 L密闭靶箱内产生的峰值超压达到0.195 MPa, 显示出较为优异的冲击释能特性, 其释能主要来源于合金弹丸高速撞击产生细小碎片的氧化反应。
为提高铝粉与海水反应的效率和速率, 通过添加低熔点金属Sn和Bi, 采用雾化法制备高活性铝基合金粉(铝镁锡铋AMSB)。利用产氢测试和电化学测试对AMSB合金粉的产氢速率和开路电位进行测试, 并对其与水反应机理展开研究。产氢测试结果表明, AMSB合金粉在3.5%(质量分数) NaCl溶液中产氢速率可达214.80 mL·min-1·g-1, 产氢效率达80.45%;电化学实验结果表明, Sn和Bi的加入, 降低了AMSB合金粉的开路电位, 促使铝粉电极电位负移。采用XRD, XPS和SEM-EDS对AMSB合金粉反应前后的物相组成和微观组织结构进行了表征。低熔点元素Sn和Bi, 可以破坏氧化膜致密性, 有效提高铝水反应效率, 促进铝水反应的进行; 且Al, Sn和Bi元素之间形成的原电池效应是AMSB合金粉与水反应性能提高的重要原因。制备的高活性铝基金属粉在高能水反应金属燃料领域具有一定的应用价值。
为满足高速飞行器大面积热防护(≥1500 ℃)需求, 以耐高温氧化铝纤维增强气凝胶复合材料作为隔热层, 碳纤维织物为面板层预制体, 通过法向针刺穿刺工艺以及先驱体浸渍裂解工艺, 制备防隔热一体化TPS材料, 并开展耐高温性能测试研究, 为材料的工程化应用提供理论与技术支持。结果表明: 采用针刺穿刺缝合技术与PIP工艺可以制备防隔热一体化TPS材料, 整体性较好, 无明显的缺陷, 密度仅为0.6 g/cm3。C/SiC复合材料在高温氧化环境中使用, 氧化性气氛通过孔隙与裂纹等缺陷扩散进入材料内部, 与碳纤维发生氧化反应, 导致复合材料性能的下降。材料具有优异的耐高温性能, 材料的质量烧蚀率为0.051 g/s, 线烧蚀率为0.077 mm/s; 未出现显著的间隙结构, 整体无明显收缩, 呈现出较好的耐高温性能。
采用一锅法合成不同形貌、尺寸的氧化铟锡(ITO)纳米晶, 并通过旋涂工艺制备ITO纳米晶薄膜, 研究不同形貌、尺寸ITO纳米晶制备的薄膜的近红外光谱调控性能。结果表明: 5次旋涂后, ITO纳米晶薄膜的可见光透过率为89.2%, 电阻率为54 Ω·cm。平均直径为(6.88±1.53) nm的均匀球形ITO纳米晶制备的薄膜表现出最优的近红外光谱调控能力, 在施加±2.5 V电压后, 其在2000 nm的光谱调制量为39.3%, 光密度变化量为0.43。在电致变色前后, ITO纳米晶薄膜始终保持高可见光透过率。ITO纳米晶的电致变色是由于电子注入/脱出导致的局域表面等离子体共振(LSPR)频率和强度变化引起, 其电致变色过程是通过电容充放电实现的。
