[發明專利]一種基于納米粒子的電致變色器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201210492591.X
• 申請日: 2012-11-27
• 公開（公告）號: CN102929063A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 高宏軍
• 申請（專利權）人: 高宏軍
• 主分類號: G02F1/153
• 分類號: G02F1/153
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種電致變色器件，尤其是一種基于納米材料的電致變色器件。

背景技術

電致變色（Electrochromism）是指材料在外加電場的作用下，在紫外、可見或近紅外區域的光學屬性（如透射率、反射率或吸收率）產生穩定的可逆變化的現象，在外觀上表現為顏色和透明度的可逆變化。1969年，S．K．Deb(Deb,S.K.Appl.Opt.Suppl.1969，3，192-195.)首次使用無定形WO₃薄膜制備了電致變色器件，并提出了一種基于氧原子空位缺陷的變色機理，打開了電致變色研究的大門。從此以后，有關新型電致變色材料的合成和各種電致變色器件的制備的研究日益活躍。隨后美國科學家C.M.Lampert和瑞典科學家C.G.Granqvist等人提出了以電致變色薄膜為基礎的一種新型節能窗，能夠根據人的主觀需要調節其顏色和透明度，即智能窗戶（Smart?window），促使電致變色從實驗室研究走向工業應用，如建筑物玻璃、汽車擋風玻璃、飛機和火車窗戶、顯示器等。

電致變色材料分為無機電致變色材料和有機電致變色材料。無極電致變色材料的典型代表是三氧化鎢，而有機電致變色材料主要有聚噻吩類及其衍生物等。目前，以WO₃為功能材料的電致變色器件已經開始產業化。納米材料由于其特殊的性能，在電致變色中的研究逐漸增加和深化。然而，由于在材料合成和薄膜制備等方面的技術困難，其發展受到限制。如何制備厚度均勻的薄膜是其中的一個關鍵步驟，例如真空物理沉積晶態或無定形WO₃薄膜，采用電沉積無定形WO₃薄膜或直接電沉積WO₃納米晶體。這些方法有些需要昂貴的設備，有些工藝復雜冗長，不易控制，消耗較多的電能，而且還局限于一種或幾種特殊的材料，這些因素極大限制了納米材料在電致變色中的應用。

發明內容

本專利提出了一種直接采用納米材料制備電致變色器件的方法，可以適用于多種納米材料如以WO₃納米顆粒或納米晶體為代表的無機金屬氧化物，以PEDOT納米顆粒為代表的有機電致變色材料。這種方法所需設備簡單，程序較少，工藝可靠，成本較低，能夠實現直接采用納米晶體為原材料制備電致變色器件，而且適合工業化大規模生產。

本發明還提供了一種直接采用納米材料制備的電致變色器件。這種電致變色器件以現成的納米材料為原材料采用所述的方法制備薄膜，輔助進一步的表面處理，能夠充分展現這些納米材料本身的特性，例如不改變晶體結構，薄膜內部結構多孔，比表面積大。所以這種電致變色器件具有變色較快，變色效率高和重復變色次數多的優點。這種制備電致變色器件薄膜的方法還有一個獨特的優點，就是便于制備兩種或多種不同納米材料混合的薄膜，其中混合的比例是任意的，這就意味著這種方法為制備性能更加優異的混合納米粒子薄膜提供了一種可行的途徑。

本發明的目的是這樣實現的：

一種基于納米粒子的電致變色器件，所述器件包括七層結構，依次為第一襯底層（a）、第一導電電極層（b）、離子儲存層（c）、離子導電層（d）、電致變色層（e）、第二導電電極層（f）、第二襯底層（g），其特征在于：

所述電致變色層（e)采用具有電致變色特性的納米粒子材料并采用濾膜真空過濾法制備而成，其中所述納米粒子材料包括各種納米顆粒、納米棒、納米線、或納米管；

其中，上述器件有七層結構按圖1所示順序組合，在離子導電層（d）兩側分別為電致變色層（e）和離子儲存層（c），在離子儲存層（c）的外側依次為第一導電電極層（b）、第一襯底層（a），在電致變色層（e）外側依次為第二導電電極層（f）、第二襯底層（g）。在上述第一和第二導電電極層之間加上正負交替的可變電壓來實現變色層薄膜可逆的色彩和透明度的變化。

進一步地，該電致變色器件經過分層制備，后續密閉封裝而成。

進一步地，所述電致變色層（e）是完整的薄膜或者是具有圖案的薄膜。

進一步地，在電致變色層（e）兩側的多層結構中，至少有一側是透明的，第一襯底層(a)和第二襯底層(g)采用玻璃或者塑料制成。

進一步地，在電致變色層（e）、離子導電層（d）和離子儲存層（c）四周具有絕緣封裝保護層（h）。

進一步地，第一導電電極層（b）和離子儲存層（c）合并成一層。

進一步地，所述的器件結構中還包括保護層、絕緣層或圖文層。