一種可動(dòng)手組裝的電致變色教具的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種電致變色教具。所述教具包括控制電路、設(shè)于所述控制電路上的電源和顯示窗；所述顯示窗由依次疊加的陰極、活性層和陽極組成；所述陰極與所述陽極均由透明導(dǎo)電材料制成；所述活性層由依次疊加的電致變色材料、導(dǎo)電電解質(zhì)和導(dǎo)電離子儲(chǔ)存層組成。本實(shí)用新型的電致變色的電光功能教具，使用者可通過控制電路方便地調(diào)節(jié)顯示窗的顯示性能。另外，電致變色器件作為教具使用時(shí)，其工作時(shí)間和工作頻率等對(duì)于電致變色材料的特性和壽命等要求相對(duì)較低，因此可選擇使用的電致變色材料較為廣泛。
【專利說明】—種可動(dòng)手組裝的電致變色教具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種可動(dòng)手組裝的包含電致變色器件的教具。
【背景技術(shù)】
[0002]有機(jī)光電材料由于其低成本、柔性、環(huán)保等特點(diǎn)，在柔性電子紙、電子射頻商標(biāo)和存儲(chǔ)器件等方面的潛在應(yīng)用而受到人們的廣泛關(guān)注。有機(jī)光電材料環(huán)保綠色的特點(diǎn)也使其變得日趨重要，在各個(gè)教學(xué)單位也開始重視有機(jī)光電材料器件的教學(xué)，如太陽能電池器件、有機(jī)發(fā)光二極管等。
[0003]專利CN102054385A和專利CN102654950A公開的均為太陽能光伏電池的教具，可在課堂上通過太陽能轉(zhuǎn)換裝置將太陽光轉(zhuǎn)換為電能并輸出至教學(xué)電器上，讓學(xué)生操作教具直觀地了解光伏效應(yīng)和太陽能的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的低碳意識(shí)和對(duì)新能源應(yīng)用的認(rèn)識(shí)基本原理。然而基于有機(jī)光電材料和器件的教具現(xiàn)在還僅限于太陽能光伏電池，還未有有機(jī)電致變色教具的實(shí)用新型公開或報(bào)道。并且以往的教具僅限于學(xué)生在現(xiàn)有已安裝調(diào)試好的教具上進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作，一方面很難了解到光電器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，另一方面也減少了學(xué)生自己動(dòng)手、發(fā)揮創(chuàng)造性的機(jī)會(huì)，使得教具寓教于樂的目的不能充分發(fā)揮。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種簡(jiǎn)單、易組裝、安全的可動(dòng)手組裝的包含電致變色器件的教具，本實(shí)用新型可應(yīng)用于課堂教學(xué)或者學(xué)生的課外興趣學(xué)習(xí)中。
[0005]本實(shí)用新型所提供的一種可動(dòng)手組裝的電致變色教具，它包括控制電路、設(shè)于所述控制電路上的電源和顯示窗；
[0006]所述顯示窗由依次疊加的陰極、活性層和陽極組成；
[0007]所述陰極與所述陽極均由透明導(dǎo)電材料層制成；
[0008]所述活性層由依次疊加的電致變色材料層、導(dǎo)電電解質(zhì)層和導(dǎo)電離子儲(chǔ)存層組成。
[0009]上述的電致變色教具，所述活性層的厚度為50nm?500 U m。
[0010]上述的電致變色教具，所述陰極與所述陽極中，所述透明導(dǎo)電材料層均可設(shè)于透明基材上，如設(shè)于無機(jī)玻璃、有機(jī)玻璃和透明薄膜等的表面上。
[0011]上述的電致變色教具，所述陰極與所述陽極的表面上包覆有密封墊片。
[0012]上述的電致變色教具，所述透明導(dǎo)電材料可為摻雜的氧化錫、摻雜的氧化銦或摻雜的氧化鋅，如錫摻雜的氧化銦錫(IT0)。
[0013]上述的電致變色教具，所述電致變色材料層可由無機(jī)電致變色材料或有機(jī)電致變色材料制成；
[0014]所述無機(jī)電致變色材料層具體可由氧化鎢、氧化鑰、五氧化二釩、氧化鉍、氧化鈮、氧化鎳、氧化鈷、氧化銠或氧化錳制成；
[0015]所述有機(jī)電致變色材料層具體可由紫羅晶類有機(jī)小分子(N，N’- 二取代-4，4’ -聯(lián)吡啶鹽)、聚噻吩導(dǎo)電聚合物、聚吡咯導(dǎo)電聚合物(如聚(3，4-乙撐二氧噻吩)、聚(3-溴噻吩)或聚(3，4- 二溴噻吩))或聚苯胺類導(dǎo)電聚合物制成。
[0016]上述的電致變色教具，所述導(dǎo)電電解質(zhì)層可由全固態(tài)聚合物電解質(zhì)、凝膠聚合物電解質(zhì)或復(fù)合型聚合物電解質(zhì)制成，如將氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、高氯酸鉀、氮化鋰或偏鋁酸鋰等無機(jī)填料添加到聚合物電解質(zhì)體系中得到的復(fù)合型聚合物電解質(zhì)材料。
[0017]上述的電致變色教具，所述離子儲(chǔ)存層可由氧化鈦、五氧化二釩、氧化鈰或氧化鋅制成，當(dāng)所述電致變色材料發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)，所述離子儲(chǔ)存層發(fā)生相應(yīng)的還原氧化反應(yīng)，從而起平衡電荷的作用。
[0018]上述的電致變色教具，所述電源為直流電源，其輸出電壓可為-5V?5V。
[0019]本實(shí)用新型提供的電光功能教具的核心是一個(gè)基于電致變色材料的電響應(yīng)顯示窗，其一種工作情況如下:通電前顯示窗顯示色彩A ;通電后顯示窗顯示色彩B，關(guān)閉電源后仍可記憶色彩B ;等待足夠長(zhǎng)時(shí)間或者接通反向電源可恢復(fù)顏色A。本實(shí)用新型中教具的另一種工作情況是，通過調(diào)節(jié)電路來控制顯示窗的透光率，從而選擇性地顯示窗后的圖像。
[0020]本實(shí)用新型的電致變色的電光功能教具，使用者可通過控制電路方便地調(diào)節(jié)顯示窗的顯示性能。另外，電致變色器件作為教具使用時(shí)，其工作時(shí)間和工作頻率等對(duì)于電致變色材料的特性和壽命等要求相對(duì)較低，因此可選擇使用的電致變色材料較為廣泛?？蓮V泛采用多種變色材料來實(shí)現(xiàn)豐富的色彩顯示和透光度變化，基于本實(shí)用新型可設(shè)計(jì)多種形狀和顯示功能的教具。本實(shí)用新型可以提高使用者尤其是青少年學(xué)生群體，對(duì)于電致變色器件的結(jié)構(gòu)和工作原理的學(xué)習(xí)積極性，以及動(dòng)手和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型的電致變色教具的顯示窗的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本實(shí)用新型的電致變色教具的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3為實(shí)施例2中電控制的可控顏色變化的電致變色窗教具的照片。
[0024]圖4為實(shí)施例3中的電控制的可控透光度的電致變色窗教具的照片。
[0025]圖中各標(biāo)記如下:1有機(jī)玻璃、2導(dǎo)電涂層、3電致變色材料層、4導(dǎo)電電解質(zhì)層、5導(dǎo)電離子儲(chǔ)存層、6密封墊片、7陽極、8陰極、9活性層、10電源、11控制電路。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。
[0027]下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0028]實(shí)施例1、電致變色教具
[0029]如圖2所示，本實(shí)用新型提供的電致變色教具包括控制電路11、設(shè)于該控制電路11上的電源10和顯示窗；其中該電源10為輸出電壓為-5V?5V的直流電壓。如圖1所示，本實(shí)用新型中的顯示窗由依次疊加的陰極8活性層9和陽極7和組成，其中，陰極8和陽極7均由貼附于有機(jī)玻璃I上的導(dǎo)電涂層2組成；活性層9由依次疊加的電致變色材料層3、導(dǎo)電電解質(zhì)層4和導(dǎo)電離子儲(chǔ)存層5組成，其厚度可在50nm?500 y m的范圍內(nèi)調(diào)整；在使用時(shí)，在有機(jī)玻璃I的表面層上均貼附一層密封墊片6。
[0030]本實(shí)用新型提供的電致變色教具中，其中的導(dǎo)電涂層2具體可由摻雜的氧化錫、摻雜的氧化銦或摻雜的氧化鋅制成；其中的電致變色材料層3可由無機(jī)電致變色材料或有機(jī)電致變色材料制成，無機(jī)電致變色材料具體可選擇氧化鎢、氧化鑰、五氧化二釩、氧化鉍、氧化鈮、氧化鎳、氧化鈷、氧化銠或氧化錳等，有機(jī)電致變色材料具體可選擇紫羅晶類有機(jī)小分子、聚噻吩導(dǎo)電聚合物、聚吡咯導(dǎo)電聚合物(如聚(3，4-乙撐二氧噻吩)、聚(3-溴噻吩)或聚(3，4-二溴噻吩))或聚苯胺類導(dǎo)電聚合物；其中的導(dǎo)電電解質(zhì)層4可由全固態(tài)聚合物電解質(zhì)、凝膠聚合物電解質(zhì)或復(fù)合型聚合物電解質(zhì)制成，如將氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、氮化鋰或偏鋁酸鋰等無機(jī)填料添加到聚合物電解質(zhì)體系中得到的復(fù)合型聚合物電解質(zhì)材料。其中的離子儲(chǔ)存層5可由氧化鈦、五氧化二釩、氧化鈰或氧化鋅等制成。
[0031]實(shí)施例2、利用本實(shí)用新型的電致變色教具進(jìn)行電控制的可控顏色變色
[0032]按照?qǐng)D1和實(shí)施例1組裝顯示窗，各部件組裝后形成的電致變色顯示窗的尺寸為10cm*10cmo自上至下具體由以下材料組成:密封墊片、圖案貼膜(其圖案色彩與通電前的電致變色材料一致)；IT0導(dǎo)電玻璃、電致變色材料、導(dǎo)電電解質(zhì)、導(dǎo)電離子儲(chǔ)存層、ITO導(dǎo)電玻璃和密封墊片。其中，電致變色材料選擇聚噻吩，導(dǎo)電電解質(zhì)選擇高氯酸鉀摻雜的碳酸丙烯月旨(復(fù)合型聚合物電解質(zhì))，導(dǎo)電離子儲(chǔ)存層的材質(zhì)選擇氧化鈦，其中活性層的厚度為50nm。
[0033]如圖3，將上述組裝得到的顯示窗接入到一個(gè)簡(jiǎn)單的直流電路中，電源電壓為
1.5V。在圖3a中，圖案貼膜的顏色為A，通電前電致變色材料窗的顏色為A，因此圖案未顯現(xiàn)；在圖3b中，通電后電致變色窗的顏色變?yōu)锽，由于顏色的反差A(yù)色圖案得以清晰的顯現(xiàn)；在圖3c中，反向通電后電致變色窗的顏色又恢復(fù)為A，圖案又隱藏在了同樣的底色中。
[0034]實(shí)施例3、利用本實(shí)用新型的電致變色教具進(jìn)行電控制的可控透光度
[0035]按照?qǐng)D1和實(shí)施例1組裝顯示窗，各部件組裝后形成的電致變色顯示窗的尺寸為7cm*7cm。自上之下具體由以下材料組成:密封墊圈、ITO導(dǎo)電玻璃、電致變色材料、導(dǎo)電電解質(zhì)、導(dǎo)電離子儲(chǔ)存層、ITO導(dǎo)電玻璃、圖案貼膜和密封墊片。其中，電致變色材料選擇聚(3，4-乙撐二氧噻吩)，導(dǎo)電電解質(zhì)選擇高氯酸鉀摻雜的碳酸丙烯脂(復(fù)合型聚合物電解質(zhì))，導(dǎo)電離子儲(chǔ)存層的材質(zhì)選擇氧化鈦，其中活性層的厚度為500 ym。
[0036]如圖4，將電致變色窗接入一個(gè)簡(jiǎn)單直流電路中，電源電壓為3.0V0在圖4a中，圖案貼膜的顏色為A，通電前電致變色材料窗的光透過率〈5%，底層圖案未顯現(xiàn)；在圖4b中，通電后電致變色窗的光透過率>80%，底層的圖案可以清晰的顯現(xiàn)；在圖4c中，反向通電后電致變色窗的光透過率又恢復(fù)到〈5%，底層的圖案又被隱藏了。
[0037]以上實(shí)施例只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法、工作原理及設(shè)計(jì)思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，可以對(duì)本實(shí)用新型做若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也在本專利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電致變色教具，其特征在于:所述教具包括控制電路、設(shè)于所述控制電路上的電源和顯示窗； 所述顯示窗由依次疊加的陰極、活性層和陽極組成； 所述陰極與所述陽極均由透明導(dǎo)電材料層制成； 所述活性層由依次疊加的電致變色材料層、導(dǎo)電電解質(zhì)層和導(dǎo)電離子儲(chǔ)存層組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電致變色教具，其特征在于:所述活性層的厚度為50nm?500 u m0
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電致變色教具，其特征在于:所述陰極與所述陽極中，所述透明導(dǎo)電材料層均設(shè)于透明基材上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電致變色教具，其特征在于:所述陰極與所述陽極的表面上包覆有密封墊片。
【文檔編號(hào)】G02F1/153GK203465874SQ201320264781
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月15日
【發(fā)明者】孟鴻, 苑曉, 張小濤 申請(qǐng)人:北京博如德工程技術(shù)研究有限公司