[發(fā)明專利]無外接電源的電致變色器件及其制備方法和實現(xiàn)快速褪色的方法

有效

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• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號: CN107167979B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙高凌;謝君樑;盧王威;韓高榮
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G02F1/15
• 分類號: G02F1/15;G02F1/155;G02F1/163
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 朱朦琪

本發(fā)明公開了一種無外接電源的電致變色器件，包括：按順序布置的第一襯底、電致變色薄膜層、離子導(dǎo)電層和第二襯底；以及，工作時浸入所述離子導(dǎo)電層，且與所述電致變色薄膜層電連接的可插拔電極；所述的離子導(dǎo)電層的材料包括H₂SO₄液態(tài)電解質(zhì)；所述的可插拔電極為Ca合金電極。本發(fā)明提供了一種無外接電源的電致變色器件，無需外加電源即可實現(xiàn)電致變色，大大簡化了器件的結(jié)構(gòu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電致變色器件的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無外接電源的電致變色器件及其制備方法和實現(xiàn)快速褪色的方法。

背景技術(shù)

電致變色是指材料在外加電場作用下其光學(xué)性能發(fā)生可逆變化的現(xiàn)象，電致變色材料廣泛應(yīng)用于建筑智能窗戶、汽車防眩后視鏡、顯示設(shè)備等領(lǐng)域，而由電致變色材料制備的器件被稱為電致變色器件。

現(xiàn)有的電致變色器件一般具有五層結(jié)構(gòu)，包括透明導(dǎo)電層、電致變色層、離子導(dǎo)電層、離子存儲層和透明導(dǎo)電層。透明導(dǎo)電層作為電極，起到傳導(dǎo)電子的作用，一般采用商業(yè)化生產(chǎn)的ITO薄膜；電致變色層對整個電致變色器件的性能起決定性作用，目前多采用氧化鎢；離子導(dǎo)電層提供電致變色所需離子的傳輸通道，一般為含H⁺、Li⁺離子的液態(tài)或者固態(tài)電解質(zhì)。離子存儲層的功能是阻止離子在透明導(dǎo)電層上的沉積，并保持離子導(dǎo)電層的電中性。其工作原理即是：電致變色層利用離子導(dǎo)電層中的離子和電子雙注入/脫出實現(xiàn)光吸收的可逆變化。

目前的電致變色器件，多需施加額外的電壓才可以實現(xiàn)光譜調(diào)節(jié)，使電致變色器件加工復(fù)雜化，提高成本，阻礙電致變色器件的家庭化的發(fā)展。

楊樹威(新型自供能電致變色材料和器件的探索及研發(fā)，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士學(xué)位論文)研究了一種自供能電致變色器件，該器件由電致變色電極、光敏電極和電解液組裝而成。電致變色電極依次為玻璃襯底-氧化銦錫層-鉑金催化劑層-電致變色薄膜層，光敏電極是以FTO玻璃為導(dǎo)電基底，經(jīng)涂覆、干燥后得到覆蓋有二氧化鈦納米顆粒的FTO玻璃，再將其浸入染料的有機溶液中，使其吸附燃料后制備得到。該電致變色器件是將高分子電致變色窗技術(shù)與燃料敏化太陽能技術(shù)相結(jié)合，研發(fā)出一種無需外加能源的自供能電致變色器件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種無外接電源的電致變色器件，無需外加電源即可實現(xiàn)電致變色，大大簡化了器件的結(jié)構(gòu)。

具體技術(shù)方案如下：

一種無外接電源的電致變色器件，包括：

按順序布置的第一襯底、電致變色薄膜層、離子導(dǎo)電層和第二襯底；以及，

工作時浸入所述離子導(dǎo)電層，且與所述電致變色薄膜層電連接的可插拔電極；

所述的離子導(dǎo)電層的材料選自H₂SO₄液態(tài)電解質(zhì)；

所述的可插拔電極為Ca合金電極。

作為優(yōu)選，所述的電致變色薄膜層為W₁₈O₄₉。

工作時，將可插拔電極插入離子導(dǎo)電層中，即浸入H₂SO₄液態(tài)電解質(zhì)中，并保持與電致變色薄膜層電連接，以形成電子的通路。該電連接可以采用直接接觸也可以采用間接接觸。由于Ca的還原性較強，容易在酸性環(huán)境中形成Ca²⁺，產(chǎn)生電子，在局部形成電勢場，H⁺在電壓差作用下和電子雙注入W₁₈O₄₉電致變色薄膜層，構(gòu)筑成原電池，實現(xiàn)電致變色行為。可插拔電極與W₁₈O₄₉電致變色薄膜層發(fā)生的氧化還原反應(yīng)式為：

Ca-2e^-→Ca²⁺；