一種疊層電致變色玻璃及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電致變色玻璃，尤其涉及一種疊層電致變色玻璃及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]電致變色是指在外加電場的極性和強(qiáng)度變化作用下，材料發(fā)生可逆的氧化或還原反應(yīng)，從而導(dǎo)致材料的顏色可以發(fā)生可逆的穩(wěn)定的變化。利用該性能制備的電致變色玻璃能對太陽光的輻射進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，可選擇性的吸收或反射外界的熱輻射，降低建筑物的能耗，并解決日漸嚴(yán)重的城市光污染問題，代表著當(dāng)今最先進(jìn)的建筑節(jié)能玻璃技術(shù)。
[0003]電致變色玻璃由底層導(dǎo)電電極層、電致變色層、離子傳導(dǎo)層、離子存儲層以及頂層導(dǎo)電電極層所構(gòu)成。在電場作用下，離子存儲層的離子經(jīng)由離子傳導(dǎo)層進(jìn)入電致變色層實現(xiàn)變色效應(yīng)；加上反向電場，離子會離開電致變色層經(jīng)由離子傳導(dǎo)層回到離子存儲層從而實現(xiàn)褪色。全固態(tài)智能電致變色玻璃技術(shù)以無機(jī)過渡金屬氧化物為電致變色材料，利用無機(jī)含鋰化物為離子傳導(dǎo)層，依靠鋰離子的抽取和注入控制玻璃的變色。目前生產(chǎn)的電致變色玻璃完全變色后最小透過率只能達(dá)到3%左右。
[0004]CN103345097A(2013-10-9)公開了一種基于EC型電致變色夾膠玻璃的智能調(diào)光系統(tǒng)，包括EC型電致變色夾膠玻璃、直流電源、感應(yīng)裝置和控制器，EC型電致變色夾膠玻璃為由第一導(dǎo)電玻璃、第一電致變色膜層、導(dǎo)離子電解質(zhì)膠片、第二電致變色膜層和第二導(dǎo)電玻璃組成變色互補(bǔ)式EC型電致變色夾膠玻璃，或由第一導(dǎo)電玻璃、第一電致變色膜層、導(dǎo)離子電解質(zhì)膠片、離子儲存膜層和第二導(dǎo)電玻璃組成變色非互補(bǔ)式EC型電致變色夾膠玻璃，其中的直流電源包括太陽能電池。然而該電致變色夾膠玻璃是通過夾膠粘結(jié)而成，并且在提供私密空間、舒適程度以及節(jié)能環(huán)保方面仍然有待改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的第一目的是提供一種可有效降低電致變色玻璃最小透過率到0.1%以下，使電致變色玻璃在著色態(tài)下可以更好的提供私密性的保護(hù)，為電致變色玻璃的應(yīng)用開拓了新領(lǐng)域的疊層電致變色玻璃。
[0006]本發(fā)明的第二目的是提供一種為電致變色玻璃的應(yīng)用開拓了新領(lǐng)域的疊層電致變色玻璃的應(yīng)用。
[0007]本發(fā)明的第一技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的:
一種疊層電致變色玻璃，包括透明基材層，它還包括:
至少一層生長在所述透明基材層上的下層透明電極層；
至少一層生長在所述下層透明電極上的第一電致變色層；
至少一層生長在所述第一電致變色層上的第一離子傳導(dǎo)層；
至少一層生長在所述第一離子傳導(dǎo)層上的第一離子存儲層；
至少一層生長在所述第一離子存儲層上的中間層透明電極層；
至少一層生長在所述中間層透明電極層上的第二離子存儲層； 至少一層生長在所述第二離子存儲層上的第二離子傳導(dǎo)層；
至少一層生長在所述第二離子傳導(dǎo)層上的第二電致變色層；
至少一層生長在所述第二電致變色層上的上層透明電極層。
[0008]本發(fā)明利用物理氣相方法或化學(xué)氣相方法或溶膠-凝膠方法在玻璃或透明塑料柔性基材層上依次生長下層透明電極、第一電致變色層、第一離子傳導(dǎo)層、第一離子存儲層、中間層透明電極、第二離子存儲層、第二離子傳導(dǎo)層、第二電致變色層以及上層透明電極層，形成兩個疊層的電致變色器件，共用一個中間層透明電極:在器件著色過程中，中間層透明電極是陽極，在給器件褪色過程中，中間層透明電極是陰極；根據(jù)所需要的電致玻璃透明度，兩個器件可以同時著色，也可以分開單獨著色；兩個器件可以由同一個電源驅(qū)動進(jìn)行著色，也可以分開由兩個電源分別驅(qū)動進(jìn)行著色油兩個電源分別驅(qū)動時，驅(qū)動不同器件的電壓可以是相同的也可以是不同的。兩個器件同時著色時，用分光光度計測透過率，在兩個疊層器件完全著色的狀態(tài)下，可見光區(qū)的透過率全都低于0.1%，電致變色玻璃基本上不透明，可提供100%的隱私保護(hù)，開發(fā)電致變色玻璃作為智能窗戶的應(yīng)用，可完全不需要配備窗簾，著色時給室內(nèi)提供很好的私密空間和優(yōu)良的舒適程度，為電致變色玻璃的應(yīng)用開拓了新領(lǐng)域；同時又能做到節(jié)能環(huán)保。
[0009]作為優(yōu)選，下層透明電極可以是金屬氧化物、摻雜金屬氧化物包括氧化銦、氧化銦錫(ITO)、摻雜氧化銦、氧化錫、摻雜氧化錫、氧化鋅、摻鋁氧化鋅(ΑΖ0)、或氧化釘以及它們的混合物；也可以是導(dǎo)電的透明氮化物包括氮化鈦、氮氧化鈦、氮化鉭以及氧氮化鉭等；還可以是任何足夠透明的金屬或合金；厚度1-1OOOnm,優(yōu)選250_350nm。
[0010]作為優(yōu)選，第一電致變色層和/或第二電致變色層可以是氧化鎢(W03)、氧化鈮(Nb205)、氧化鈦(T12)、氧化鉬(Mo03)、氧化銅(010)、氧化絡(luò)(0203)、氧化猛(1]1203)、氧化釩(V205)、氧化鈷(Co203)、氧化鎳(Ni2O3)等；也可以是鋰、鈉、鉀、釩或鈦摻雜的上述各種氧化物以及氧化物的混合物；厚度100-800nm，優(yōu)選300_600nm。
[0011]作為優(yōu)選，第一離子傳導(dǎo)層和/或第二離子傳導(dǎo)層可以是Li20、Si02、Al203、Nb203、Ta2O5' LiTaO3' LiNbO3' La2T17' Li2WO4, ZrO2^HfO2, LaT13' SrT13' BaT13' Li3N' LiPO3' Lil、LiF、Li2O2等以及它們的混合物。為進(jìn)一步減少漏電流，離子傳導(dǎo)層可以由兩層或多層相同或不同的離子傳導(dǎo)材料組成，比如總共90nm的離子傳導(dǎo)層，可以由30nm的Li20、30nm的S1jP 30nm 的 Li 2W04組成，也可以由 40nm 的 Li 20、10nm 的 S1jP 40nm 的 Li 20 組成；不同膜層的厚度可以是相同的也可以是不同的。離子傳導(dǎo)層的整體厚度可以是10到300nm，優(yōu)選 50 到 200nm。
[0012]作為優(yōu)選，第一離子存儲層和/或第二離子存儲層可以是金屬氧化物比如氧化釩(V2O5)、氧化銀(Nb2O5)、氧化镲(N1 )、氧化銥(IrO2)、氧化鈷、氧化鉬、氧化猛、氧化絡(luò)、氧化鎳鎢、氧化鎳釩、氧化鎳錳、氧化鎳鋁、氧化鎳鉻、氧化鎳鎂以及它們的混合物；也可以是普魯士藍(lán)；或者是各種鋰鹽比如鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、釩酸鎳鋰、磷酸鐵鋰等以及它們的混合物；厚度100到500nm，優(yōu)選150到250nm;
離子存儲層也可以是陽極電致變色材料，與陰極電致變色材料在著色褪色過程中互補(bǔ)，使電致變色玻璃著色/褪色對比度更高。
[0013]本發(fā)明的第二技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的:
一種疊層電致變色玻璃，應(yīng)用于智能窗戶，同時具備窗戶和窗簾的功用，且可電控或電遙控進(jìn)行智能調(diào)節(jié)。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明一個實施例的疊層電致變色玻璃工作示意圖；
圖2是本發(fā)明另一個實施例的疊層電致變色玻璃工作示意圖；
圖3是本發(fā)明疊層電致變色玻璃在著色態(tài)和褪色態(tài)下的透過率示意圖；
圖中，1-透明基材層；
2-下層透明電極層；
3-第一電致變色層；
4-第一離子傳導(dǎo)層；
5-第一離子存儲層；
6-中間層透明電極層；
7-第二離子存儲層；
8-第二離子傳導(dǎo)層；
9-第二電致變色層；
10-上層透明電極層。
【具體實施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0016]實施例一
如圖1所示，疊層電致變色玻璃包括透明基材層I;生長在透明基材層I上的下層透明電極層2 ；
生長在下層透明電極2上的第一電致變色層3 ;
生長在第一電致變色層3上的第一離子傳導(dǎo)層4 ;
生長在第一離子傳導(dǎo)層4上的第一離子存儲層5 ;
生長在第一離子存儲層5上的中間層透明電極層6 ;
生長在中間層透明電極層6上的第二離子存儲層7 ;
生長在第二離子存儲層7上的第二離子傳導(dǎo)層8 ;
生長在第二離子傳導(dǎo)層8上的第二電致變色層9 ;
生長在第二電致變色層9上的上層透明電極層10。
[0017]下層透明電極2為Ag ;厚度12nm。
[0018]第一電致變色層為氧化鎢(WO3);第二電致變色層為氧化鈮(Nb2O5);