[發明專利]柔性電致變色裝置、其電極及制造方法

無效

• 申請號: 201080014389.5
• 申請日: 2010-03-19
• 公開（公告）號: CN102369478A
• 公開（公告）日: 2012-03-07
• 發明（設計）人: 格里戈里·A·索特青;邁克爾·A·因韋爾納萊
• 申請（專利權）人: 康涅狄格大學
• 主分類號: G02F1/153
• 分類號: G02F1/153
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 蔡勝有;張耀宏

技術領域

本公開一般性涉及電致變色裝置、其電極及形成電極的方法。

電致變色裝置是含電解質和一種或多種電致變色材料的自給式兩電極(或更多電極)電解池。電致變色材料可以是有機或無機的，當在外加電位作用下被氧化或還原時將可逆地改變可見的顏色。電致變色裝置因此構造為在電極間施加電場時通過光的透射、吸收或反射來調制入射電磁輻射。裝置中使用的電極和電致變色材料取決于裝置的類型，即吸收/透射型或吸收/反射型。

吸收/透射型電致變色裝置通常通過在有色和漂白(無色)態間可逆地切換電致變色材料而工作。這些裝置中使用的典型的電致變色材料包括銦摻雜氧化錫(ITO)、氟摻雜氧化錫(SnO₂:F)、聚(3，4-亞乙基二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT-PSS)和單壁碳納米管(SWNT)。這種類型的柔性電致變色裝置已用聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的柔性襯底層、ITO的透明層作為工作電極及PEDOT-PSS的第三層作為對電極構造。ITO的缺點包括成本高且比PEDOT-PSS柔性低。但PEDOT-PSS比ITO的電導率值低。對于一些應用而言，ITO裝置的又一缺點在于，為使光通過裝置，電極必須是透明的。

吸收/反射型電致變色裝置通常含反射金屬作為電極。電致變色聚合物沉積到該電極上并面向外以使入射光可在聚合物/電極表面上反射。對電極在作用電極后面。這些反射型裝置中可使用類似的電極和電致變色材料，特別是ITO和PEDOT-PSS。

本公開解決了制造具有一個或多個有利性質如快速切換、高對比度、柔性和有時拉伸性的無ITO柔性電致變色裝置的持續挑戰。如果這樣的裝置不需要透明電極或透明導電襯底，則將是又一優勢。

發明內容

上述及其他需要通過一種電致變色纖維或織物實現，所述纖維或織物包含柔性導電纖維和包含電致變色材料的層，所述層布置在所述柔性導電纖維上并包圍所述柔性導電纖維。在一個實施方案中，所述纖維或織物為已通過例如用導電材料涂布或使織物浸漬導電顆粒而賦予導電性的天然或合成聚合物。導電聚合物可用作導電材料，例如PEDOT-PSS。在一個特別有利的實施方案中，所述纖維或織物是既柔性又彈性的。

還描述了包含上述電致變色纖維和織物的電致變色裝置。在一個實施方案中，描述了具有被單獨尋址的電致變色纖維的電致變色裝置。所述裝置尤其適用于服裝或服裝部件的制造中。

還描述了制造所述電致變色纖維和織物的方法。在一個實施方案中，形成柔性電致變色纖維或織物的方法包括在導電纖維或織物的表面上布置電致變色材料以在導電纖維或織物的表面上形成電致變色層。布置電致變色材料可包括布置電致變色單體前體和聚合所述電致變色前體以在導電纖維或織物的表面上形成電致變色聚合物層。

附圖說明

附圖中的部件不一定按比例繪制，相反，重點放在清楚示意本文中所述實施方案的原理上。此外，在附圖中，相同的標號代表整個若干視圖中對應的部分。

圖1為包含非導電長絲和導電材料的外層的示例性導電纖維的橫截面示意圖。

圖2為包含四根非導電(例如非導電有機聚合物)長絲和三根導電(例如導電金屬)長絲的示例性導電纖維的橫截面示意圖。

圖3為示例性電致變色纖維電極的橫截面示意圖。

圖4為織造板材形式并包含電致變色纖維電極的示例性電致變色織物的橫截面示意圖。

圖5為包含圖4的電致變色織物的示例性電致變色裝置的橫截面放大視圖。

圖6為包含圖4的電致變色織物的另一示例性電致變色裝置的橫截面放大視圖。

圖7為示例性電致變色織物電極的示意性透視圖。

圖8為電致變色織物電極的橫截面示意圖。

圖9為在導電織物的兩面上均布置了電致變色材料的電致變色織物電極的橫截面示意圖及改變極性對電致變色材料的顏色的影響。

圖10為橫截面示意圖，示意了包含一個電致變色織物電極的示例性電致變色裝置。

圖11為橫截面示意圖，示意了包含兩個電致變色織物電極的示例性電致變色裝置。

圖12為橫截面示意圖，示意了包含兩個電致變色織物電極和一個非電致變色織物電極的示例性電致變色裝置。

圖13為示出兩層電致變色裝置的中性態和氧化態的一對照片。

具體實施方式