本發(fā)明屬于電致變色技術(shù)，涉及一種調(diào)控近紅外光的柔性電致變色器件及制備方法。

背景技術(shù)：

電致變色(electrochromic,ec)材料的特征是在外界電壓驅(qū)動(dòng)下，其光學(xué)性能具有可逆和持久穩(wěn)固地改變，外觀上表現(xiàn)出顏色的變化。由電致變色材料組成的器件稱為電致變色器件。電致變色技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的研究發(fā)展，電致變色器件已逐漸實(shí)現(xiàn)其小規(guī)模的應(yīng)用化，例如，可應(yīng)用在電致變色窗中，通過(guò)改變窗戶的顏色，調(diào)控太陽(yáng)光輻射，大幅度降低室內(nèi)控溫設(shè)備的能耗，提高能源利用率，是一項(xiàng)節(jié)能環(huán)保的綠色技術(shù)；也可以將其應(yīng)用在交通工具(汽車(chē)，飛機(jī))的透明件中，例如頂窗，舷窗和擋風(fēng)玻璃中，通過(guò)調(diào)節(jié)透過(guò)率，調(diào)節(jié)光線強(qiáng)弱，為人們提供舒適的環(huán)境。

目前，可應(yīng)用的柔性電致變色器件參見(jiàn)“developmentandcharacterizationofflexibleelectrochromicdevicesbasedonpolyanilineandpoly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonicacid)”li-minghuang等著,《electrochimicaacta》,volume51,issue26,15august2006,pages5858–5863。

其缺點(diǎn)是：透過(guò)率調(diào)控優(yōu)勢(shì)集中在可見(jiàn)區(qū)域的某一或某段波長(zhǎng)，在紅外區(qū)域無(wú)調(diào)控優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：提供一種調(diào)控近紅外光的柔性電致變色器件及制備方法，以便提高柔性電致變色器件在近紅外區(qū)域的調(diào)控優(yōu)勢(shì)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種調(diào)控近紅外光的柔性電致變色器件，其特征在于：它由7層功能層疊加組成，從上到下第一層為透明柔性基底1、第二層為透明導(dǎo)電層2、第三層為離子存儲(chǔ)層3、第四層為凝膠電解質(zhì)層4、第五層為電致變色層5、第六層為透明導(dǎo)電層2、第七層為柔性基底1；透明柔性基底1由聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚烯烴類(lèi)、聚酰亞胺、聚苯乙烯或聚對(duì)苯二甲酸類(lèi)其中之一制造；透明導(dǎo)電層2由氧化銦錫、氟摻雜的氧化錫、氧化錫、氧化鋅、al摻雜的zno和ga摻雜的zno材料制造；離子存儲(chǔ)層3由氧化鎳、五氧化二釩、氧化銥、氧化鈷、氧化鎳鎢、氧化鈰和普魯士藍(lán)材料制備；電致變色層5由氧化鎢、氧化鉬、氧化鈮和氧化鈦材料制備；第一層透明柔性基底1、第二層透明導(dǎo)電層2和第三層離子存儲(chǔ)層3是通過(guò)磁控濺射法、化學(xué)氣相沉積法、噴霧法、提拉法、電沉積法或旋涂法制備形成的整體結(jié)構(gòu)；第五層電致變色層5、第六層透明導(dǎo)電層2和第七層柔性基底1也是通過(guò)磁控濺射法、化學(xué)氣相沉積法、噴霧法、提拉法、電沉積法或旋涂法制備形成的整體結(jié)構(gòu)；第三層離子存儲(chǔ)層3和第五層電致變色層5通過(guò)凝膠電解質(zhì)層粘結(jié)為整體。

如上面所述的一種調(diào)控近紅外光的柔性電致變色器件的制備方法，其特征在于，制備的步驟如下：

1、制備對(duì)電極：對(duì)電極由第一層透明柔性基底1、第二層透明導(dǎo)電層2和第三層離子存儲(chǔ)層3組成，采用磁控濺射法、化學(xué)氣相沉積法、噴霧法、提拉法、電沉積法或旋涂法制備對(duì)電極；

2、制備工作電極：工作電極由第五層電致變色層5、第六層透明導(dǎo)電層2和第七層柔性基底1組成，采用磁控濺射法、化學(xué)氣相沉積法、噴霧法、提拉法、電沉積法或旋涂法制備工作電極；

3、制備凝膠電解質(zhì)：凝膠電解質(zhì)由聚合物、鋰鹽或離子液體和增塑劑組成；聚合物為聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯或聚乙二醇其中之一或幾種物質(zhì)的混合物；鋰鹽為lipf6、liclo4、liasf6、libf4、licf3so3、libr、licl、lii或liscn其中之一或幾種物質(zhì)的混合物；離子液體含有季銨陽(yáng)離子、季鏻陽(yáng)離子、咪唑陽(yáng)離子或吡咯陽(yáng)離子以及鹵素陰離子、四氟硼酸根陰離子或六氟磷酸根陰離子；增塑劑為乙醇、二甲基亞砜、異丙醇、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、乙腈、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯或四氫呋喃一種或幾種的混合物；

3.1、制備溶液a：將鋰鹽或離子液體溶解在增塑劑中，形成溶液a，鋰鹽或離子液體的濃度為0.01mol/l～1mol/l；

3.2、制備溶液b：將聚合物溶解在增塑劑中，形成溶液b，聚合物和增塑劑的質(zhì)量比為20％～60％；

3.3、制備凝膠電解質(zhì)：將溶液a與溶液b混合，體積比為0.1～10；放入攪拌器中攪拌12h～36h，形成凝膠電解質(zhì)；

4、組裝器件：采用旋涂、提拉、刮刀法將制備的凝膠電解質(zhì)平鋪在離子存儲(chǔ)層3的表面或者電致變色層5的表面上形成凝膠電解質(zhì)層4，然后將工作電極與對(duì)電極對(duì)合粘結(jié)組裝成調(diào)控近紅外光的柔性電致變色器件。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：提供了一種調(diào)控近紅外光的柔性電致變色器件及制備方法，提高了柔性電致變色器件在近紅外區(qū)域的調(diào)控優(yōu)勢(shì)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明調(diào)控近紅外光的柔性電致變色器件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中制備的采用pmma聚合物電解質(zhì)的玻璃基質(zhì)電致變色器件在著色和褪色狀態(tài)下的透過(guò)率。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例2中制備的柔性固態(tài)電致變色器件在著色和褪色狀態(tài)下的透過(guò)率。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖1，一種調(diào)控近紅外光的柔性電致變色器件，其特征在于：它由7層功能層疊加組成，從上到下第一層為透明柔性基底1、第二層為透明導(dǎo)電層2、第三層為離子存儲(chǔ)層3、第四層為凝膠電解質(zhì)層4、第五層為電致變色層5、第六層為透明導(dǎo)電層2、第七層為柔性基底1；透明柔性基底1由聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚烯烴類(lèi)、聚酰亞胺、聚苯乙烯或聚對(duì)苯二甲酸類(lèi)其中之一制造；透明導(dǎo)電層2由氧化銦錫、氟摻雜的氧化錫、氧化錫、氧化鋅、al摻雜的zno和ga摻雜的zno材料制造；離子存儲(chǔ)層3由氧化鎳、五氧化二釩、氧化銥、氧化鈷、氧化鎳鎢、氧化鈰和普魯士藍(lán)材料制備；電致變色層5由氧化鎢、氧化鉬、氧化鈮和氧化鈦材料制備；第一層透明柔性基底1、第二層透明導(dǎo)電層2和第三層離子存儲(chǔ)層3是通過(guò)磁控濺射法、化學(xué)氣相沉積法、噴霧法、提拉法、電沉積法或旋涂法制備形成的整體結(jié)構(gòu)；第五層電致變色層5、第六層透明導(dǎo)電層2和第七層柔性基底1也是通過(guò)磁控濺射法、化學(xué)氣相沉積法、噴霧法、提拉法、電沉積法或旋涂法制備形成的整體結(jié)構(gòu)；第三層離子存儲(chǔ)層3和第五層電致變色層5通過(guò)凝膠電解質(zhì)層粘結(jié)為整體。

如上面所述的一種調(diào)控近紅外光的柔性電致變色器件的制備方法，其特征在于，制備的步驟如下：

1、制備對(duì)電極：對(duì)電極由第一層透明柔性基底1、第二層透明導(dǎo)電層2和第三層離子存儲(chǔ)層3組成，采用磁控濺射法、化學(xué)氣相沉積法、噴霧法、提拉法、電沉積法或旋涂法制備對(duì)電極；

2、制備工作電極：工作電極由第五層電致變色層5、第六層透明導(dǎo)電層2和第七層柔性基底1組成，采用磁控濺射法、化學(xué)氣相沉積法、噴霧法、提拉法、電沉積法或旋涂法制備工作電極；

3、制備凝膠電解質(zhì)：凝膠電解質(zhì)由聚合物、鋰鹽或離子液體和增塑劑組成；聚合物為聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯或聚乙二醇其中之一或幾種物質(zhì)的混合物；鋰鹽為lipf6、liclo4、liasf6、libf4、licf3so3、libr、licl、lii或liscn其中之一或幾種物質(zhì)的混合物；離子液體含有季銨陽(yáng)離子、季鏻陽(yáng)離子、咪唑陽(yáng)離子或吡咯陽(yáng)離子以及鹵素陰離子、四氟硼酸根陰離子或六氟磷酸根陰離子；增塑劑為乙醇、二甲基亞砜、異丙醇、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、乙腈、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯或四氫呋喃一種或幾種的混合物；

3.1、制備溶液a：將鋰鹽或離子液體溶解在增塑劑中，形成溶液a，鋰鹽或離子液體的濃度為0.01mol/l～1mol/l；

3.2、制備溶液b：將聚合物溶解在增塑劑中，形成溶液b，聚合物和增塑劑的質(zhì)量比為20％～60％；

3.3、制備凝膠電解質(zhì)：將溶液a與溶液b混合，體積比為0.1～10；放入攪拌器中攪拌12h～36h，形成凝膠電解質(zhì)；

4、組裝器件：采用旋涂、提拉、刮刀法將制備的凝膠電解質(zhì)平鋪在離子存儲(chǔ)層3的表面或者電致變色層5的表面上形成凝膠電解質(zhì)層4，然后將工作電極與對(duì)電極對(duì)合粘結(jié)組裝成調(diào)控近紅外光的柔性電致變色器件。

所述的透明導(dǎo)電層2的厚度為10～1000nm；所述的離子存儲(chǔ)層3的厚度為100～1000nm；所述的凝膠電解質(zhì)層4的厚度為500nm～1mm；所述的電致變色層5的厚度為100～1000nm。

實(shí)施例1

柔性器件的組成：透明柔性基底為pet,透明導(dǎo)電層為ito薄膜,離子存儲(chǔ)層為pb薄膜，凝膠電解質(zhì)由pmma、liclo4和碳酸丙烯酯組成，電致變色層是wo3薄膜；

柔性器件的制備過(guò)程：

制備對(duì)電極：采用磁控濺射法在透明柔性pet基底上制備ito薄膜,采用電沉積法在ito薄膜沉積pb薄膜，ito薄膜厚度為200nm,pb薄膜厚度在100nm左右；

制備工作電極：采用磁控濺射法在透明柔性pet基底上依次制備ito薄膜和wo3薄膜，ito厚度為200nm,wo3薄膜厚度在300nm左右；

制備凝膠電解質(zhì)：將liclo4溶解在碳酸丙烯酯中，濃度為0.1mol/l，形成溶液a,將pmma溶解在碳酸丙烯酯中，pmma和碳酸丙烯酯的質(zhì)量比為50％，形成溶液b,將溶液a和溶液b混合，體積比為1：1，加入攪拌器中攪拌15h，形成凝膠電解質(zhì)；

組裝器件：采用刮刀法將凝膠電解質(zhì)平鋪在對(duì)電極pb薄膜表面，厚度為250μm，將工作電極與對(duì)電極對(duì)合粘結(jié)組裝成柔性電致變色器件。

圖2為器件在褪色和著色狀態(tài)下的透過(guò)率，在波長(zhǎng)為800nm處著色態(tài)的透過(guò)率為15％，褪色態(tài)的透過(guò)率為64.4％，1000nm處著色態(tài)的透過(guò)率為13.3％，褪色態(tài)的透過(guò)率為55.7％。在近紅外波段區(qū)域，器件可動(dòng)態(tài)調(diào)控透過(guò)光的強(qiáng)弱。

實(shí)施例2

柔性器件的組成：透明柔性基底為pet,透明導(dǎo)電層為ito薄膜,離子存儲(chǔ)層為nio薄膜，凝膠電解質(zhì)由pmma、liclo4和碳酸丙烯酯組成，電致變色層是wo3薄膜；

柔性器件的制備過(guò)程：

制備對(duì)電極：采用磁控濺射法在透明柔性pet基底上依次制備ito薄膜和nio薄膜，ito薄膜厚度為200nm,nio薄膜厚度在500nm左右；

制備工作電極：采用磁控濺射法在透明柔性pet基底上依次制備ito薄膜和wo3薄膜，ito厚度為200nm,wo3薄膜厚度在300nm左右；

制備凝膠電解質(zhì)：將liclo4溶解在碳酸丙烯酯中，濃度為0.1mol/l，形成溶液a,將pmma溶解在碳酸丙烯酯中，pmma和碳酸丙烯酯的質(zhì)量比為50％，形成溶液b,將溶液a和溶液b混合，體積比為1：1，加入攪拌器中攪拌15h，形成凝膠電解質(zhì)；

組裝器件：采用刮刀法將凝膠電解質(zhì)平鋪在對(duì)電極nio薄膜表面，厚度為250μm，將工作電極與對(duì)電極對(duì)合粘結(jié)組裝成柔性電致變色器件。

圖3為器件在電壓驅(qū)動(dòng)下，柔性器件在褪色和著色狀態(tài)下的透過(guò)率。在波長(zhǎng)為973nm處，著色態(tài)的透過(guò)率為10％，褪色態(tài)的透過(guò)率為33.1％，透過(guò)器件的光強(qiáng)度發(fā)生變化。