一種柔性電致變色器件及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于功能材料及器件技術領域，具體涉及一種柔性電致變色器件及其制備方法。
【背景技術】
[0002]電致變色現(xiàn)象是指在外界電場的作用下，材料發(fā)生可逆的氧化還原反應導致其光學性能(透射率、吸收率、反射率)的變化，在外觀上表現(xiàn)為顏色及透明度的可逆變化的現(xiàn)象。早在上個世紀30年代就有關于電致變色現(xiàn)象的相關報道，隨著研宄的深入，人們逐漸認識到電致變色現(xiàn)象的潛在應用價值。電致變色器件已被廣泛應用于電致變色節(jié)能靈巧窗、汽車后視防眩鏡和顯示器件等領域。
[0003]現(xiàn)有的大部分電致變色器件結(jié)構(gòu)如圖2所示，其中6為透明下電極，7為電解質(zhì)層，8為電致變色層，9為透明上電極。該類器件中電致變色材料需要沉積于透明電極上，但是目前商業(yè)化的透明電極在導電性和透明度方面存在矛盾，大部分透明電極的方阻較大，這就導致沉積于透明電極上的電致變色層存在不均勻、與電極的附著力差等問題，而且大部分基于該結(jié)構(gòu)的電致變色器件柔性差，這也進一步限制了該類電致變色器件的研宄及應用。
[0004]隨著電致變色器件的廣泛研宄及潛在應用前景，硬質(zhì)電致變色器件已不能滿足實際需求，制備均勻、性能優(yōu)良的柔性大面積電致變色器件成為了研宄工作者的重要研宄方向。2013年張邱平等報道了一種基于ITO導電薄膜和聚苯胺電致變色材料的對稱型柔性電致變色器件(詳見《用于智能紡織品的柔性電致變色器件》，2013，41(4):53-56)，采用旋涂法在兩塊ITO導電薄膜上分別制備聚苯胺，然后將兩塊旋涂有聚苯胺的ITO導電薄膜相對層疊，中間再涂覆一層PMMA凝膠電解質(zhì)，最后封裝得到電致變色器件。該方法先制備單個功能層然后通過層疊的方式封裝器件，制備工藝及封裝過程均較復雜，且得到的器件厚度較厚，對性能可能有影響；采用ITO導電薄膜作為電極，由于ITO薄膜的導電性差，得到的電致變色薄膜會存在變色不均勻、循環(huán)穩(wěn)定性能較差、響應時間慢等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對【背景技術】存在的缺陷，提出了一種柔性電致變色器件及其制備方法，該電致變色器件在兩面有金膜的柔性隔膜一面沉積電致變色層，另一面沉積離子存儲層，然后涂覆電解質(zhì)，封裝得到電致變色器件。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)先制備單個功能層、然后層疊封裝得到器件的方法工藝復雜的問題，采用將電致變色層和離子存儲層沉積在一層隔膜兩面的方法，形成了高度集成的器件結(jié)構(gòu)，簡化了制備和封裝工藝，得到的器件厚度大大減??；且得到的電致變色器件的循環(huán)穩(wěn)定性好，壽命長，顏色變化均勻，響應時間快。
[0006]本發(fā)明的技術方案如下:
[0007]一種柔性電致變色器件，包括浸有電解質(zhì)的隔膜1、分別沉積于隔膜I兩面的第一金屬導電膜2和第二金屬導電膜3、沉積于第一金屬導電膜2表面的電致變色層4和第二金屬導電膜3表面的離子存儲層5。
[0008]一種柔性電致變色器件，包括浸有電解質(zhì)的隔膜1、分別沉積于隔膜I兩面的第一金屬導電膜2和第二金屬導電膜3、沉積于第一金屬導電膜2表面的電致變色層4。
[0009]進一步地，所述隔膜I為聚醚砜濾膜、尼龍濾膜、聚酰亞胺膜等可透過電解質(zhì)的柔性膜；所述第一金屬導電膜2和第二金屬導電膜3為金膜、銀膜、銅膜等導電薄膜；所述電致變色層4材料為W03、V2O5等無機電致變色材料，也可以為聚苯胺、聚噻吩等導電聚合物或其衍生物；所述離子存儲層5材料為W03、V2O5等無機電致變色材料，也可以為聚苯胺、聚噻吩等導電聚合物或其衍生物；所述電致變色層4的材料與離子存儲層5的材料可相同或不相同。
[0010]進一步地，所述第一金屬導電膜2和第二金屬導電膜3可采用真空蒸鍍、磁控濺射、電子束蒸發(fā)等方法沉積于隔膜兩面；所述電致變色層4可采用電化學沉積、化學氧化法、旋涂法等方法沉積于金屬導電膜表面；所述離子存儲層5可采用電化學沉積、化學氧化法、旋涂法等方法沉積于金屬導電膜表面。
[0011]進一步地，所述第一金屬導電膜2和第二金屬導電膜3的厚度為50?lOOOnm。
[0012]進一步地，所述電解質(zhì)為凝膠電解質(zhì)、液體電解質(zhì)或離子液體等，具體為LiClOjPHClO4的乙腈溶液或LiClO 4的聚碳酸酯溶液等。封裝時直接涂覆于離子存儲層5表面，使其充分浸潤并滲透到隔膜。
[0013]本發(fā)明還提供了一種柔性電致變色器件的制備方法，包括以下步驟:
[0014]步驟1:清洗隔膜；
[0015]步驟2:在隔膜的兩面分別沉積第一金屬導電膜2和第二金屬導電膜3 ;
[0016]步驟3:在步驟2得到的第一金屬導電膜2和第二金屬導電膜3表面分別沉積電致變色層4和離子存儲層5 ；
[0017]步驟4:將電解質(zhì)涂覆于離子存儲層表面，使其充分浸潤并滲透到隔膜；
[0018]步驟5:米用導電金屬箔將第一金屬導電膜2和第二金屬導電膜3引出作為上、下電極，然后采用透明薄膜封裝得到電致變色器件。
[0019]進一步地，步驟2所述第一金屬導電膜2和第二金屬導電膜3可采用真空蒸鍍、磁控濺射、電子束蒸發(fā)等方法制備；步驟3所述電致變色層4和離子存儲層5可采用電化學沉積、化學氧化法、旋涂法等方法沉積于金屬導電膜表面；步驟4所述電解質(zhì)為凝膠電解質(zhì)、液體電解質(zhì)或離子液體等，具體為LiClOjP HClO4的乙腈溶液或LiClO4的聚碳酸酯溶液等；步驟5所述導電金屬箔為銅箔、鋁箔或其他金屬箔；步驟5所述透明薄膜為PET膜、PE膜等。
[0020]本發(fā)明的有益效果為:
[0021]1、本發(fā)明柔性電致變色器件在兩面有金屬導電膜的柔性隔膜一面沉積電致變色層，另一面沉積離子存儲層，然后涂覆電解質(zhì)，封裝得到；本發(fā)明將上下電極、電致變色層和離子存儲層高度集成，克服了傳統(tǒng)的先制備單個功能層、然后層疊封裝成電致變色器件的方法工藝復雜的問題，大大簡化了器件的制備和封裝工藝，得到的器件厚度大大減小。
[0022]2、本發(fā)明得到的高度集成的柔性電致變色器件的循環(huán)穩(wěn)定性好，壽命長，顏色變化均勻，響應時間快。
[0023]3、本發(fā)明蒸鍍或濺射的金屬導電膜為多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使得電致變色層和離子存儲層能強力附著在金屬導電膜表面，得到的電致變色層和離子存儲層均勻性好；本發(fā)明所述柔性電致變色器件可適用于導電聚合物和無機電致變色材料類的電致變色層，適用范圍廣；本發(fā)明柔性電致變色器件的制備和封裝工藝簡單，易于實現(xiàn)柔性大面積電致變色器件的制備及封裝。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明提供的柔性電致變色器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為傳統(tǒng)電致變色器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3為本發(fā)明實施例1得到的柔性電致變色器件的循環(huán)伏安曲線。
【具體實施方式】
[0027]一種柔性電致變色器件，自下而上依次為離子存儲層5、第二金屬導電膜3、浸有電解質(zhì)的隔膜1、第一金屬導電膜2和電致變色層4，所述第一金屬導電膜2和第二金屬導電膜3分別沉積于隔膜I兩面，所述電致變色層4和離子存儲層5分別沉積于第一金屬導電膜2和第二金屬導電膜3表面。
[0028]一種柔性電致變色器件，自下而上依次為第二金屬導電膜3、浸有電解質(zhì)的隔膜
1、第一金屬導電膜2和電致變色層4，所述第一金屬導電膜2和第二金屬導電膜3分別沉積于隔膜I兩面，所述電致變色層4沉積于第一金屬導電膜2表面。所述第一金屬導電膜2和第二金屬導電膜3分別為器件的上、下電極。
[0029]本發(fā)明還提供了一種柔性電致變色器件的制備方法，包括以下步驟:
[0030]步驟1:清洗隔膜；
[0031]步驟2:在隔膜的兩面分別沉積第一金屬導電膜2和第二金屬導電膜3 ;
[0032]步驟3:在步驟2得到的第一金屬導電膜2和第二金屬導電膜3表面分別沉積電致變色層4和離子存儲層5 ；
[0033]步驟4:將電解質(zhì)涂覆于離子存儲層表面，使其充分浸潤并滲透到隔膜；
[0034]步驟5:米用導電金屬箔將第一金屬導電膜2和第二金屬導電膜3引出作為上、下電極，然后采用透明薄膜封裝得到電致變色器件。
[0035]進一步地，步驟I所述隔膜I為聚醚砜濾膜、尼龍濾膜、聚酰亞胺膜等可透過電解質(zhì)的柔性膜；步驟2所述第一金屬導電膜2和第二金屬導電膜3為金膜、銀膜、銅膜等導電薄膜；步驟3所述電致變色層4材料為W03、V2O5等無機電致變色材料，也可以為聚苯胺、聚噻吩等導電聚合物或其衍生物；步驟3所述離子存儲層5材料為W03、V2O5等無機電致變色材料，也可以為聚苯胺、聚噻吩等導電聚合物或其衍生物；所述電致變色層4的材料與離子存儲層5的材料可相同或不相同。