[發明專利]一種基于有機無機復合材料的電致變色器件

有效

• 申請號: 201810038923.4
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN108227332B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 魏昂;田燦燦;位威;劉羽澤
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G02F1/155
• 分類號: G02F1/155;G02F1/1516;G02F1/1503;G02F1/153
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本發明公開了一種基于有機無機復合材料的電致變色器件，采用水熱法在FTO基底上制備均勻的TiO₂納米棒陣列，然后用有機物甲基紫精溶液進行修飾，最后封裝為電致變色器件。本發明制備的電致變色器件結合了有機電致變色材料和無機電致變色材料，克服了傳統無機電致變色材料穩定性差、顏色單一的缺點，可以產生三種顏色變化狀態，具有較快的響應時間、良好的穩定性以及明顯的顏色變化，在制造智能變色窗、防眩目眼鏡、顯示器、電子紙等方面具有潛在的優勢。

技術領域

本發明屬于電致變色材料的制備領域，特別涉及一種基于有機無機復合材料的電致變色器件。

背景技術

電致變色是指材料在紫外、可見光或(和)近紅外區域的光學屬性(透射率、反射率或吸收率)在外加電場作用下產生穩定、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。具有電致變色性能的材料稱為電致變色材料。用電致變色材料做成的器件稱為電致變色器件。

電致變色技術的研究發展經歷了一個漫長艱難的過程，自從美國科學家S.K.Deb在1969年首次發現WO₃薄膜具有一定的電致變色性能，電致變色技術在世界范圍內進入了研究發展的新時代。上世紀70年代，研究者們發現了諸多過渡族金屬及其衍生物等無機材料具有良好的電致變色效果。20世紀80年代末，人們又相繼報道出諸多有機電致變色材料，如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等導電聚合物以及有機小分子甲基紫精等眾所周知的顏色變化五彩繽紛的電致變色材料。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，無機電致變色材料主要以過渡族金屬氧化物及其衍生物為主；有機電致變色材料種類較多，主要包括有機小分子電致變色材料(如紫精類)和導電聚合物電致變色材料。

在電致變色技術的發展過程中，單一的有機和無機電致變色材料存在一定的缺陷，同無機電致變色材料相比，有機材料具有費用低、光學性能好、顏色多變、顏色切換快等優點，而無機材料在化學穩定性、抗輻射性能、與基板結合牢固等方面優勢更為突出。因此，研究者們對復合型電致變色材料投入了越來越多的關注。無機/無機、有機/無機復合等方式大大促進了電致變色領域的發展，進一步提高了電致變色的各種性能。

TiO₂是一種重要的氧化物陶瓷，同時也是一種具有寬禁帶的透明半導體材料,TiO₂禁帶寬度為3.2eV，在紫外光照射下其價電子會躍遷至導帶，形成電子-空穴。完全化學配比的TiO₂為絕緣體，還原時會成為N型半導體。TiO₂具有良好的光電性能、較快的離子擴散速率、穩定的化學性能等特性，但是作為陰極電致變色材料，TiO₂顏色單一，電致變色性能穩定性不佳。

甲基紫精是紫精小分子系列中最簡單最典型的形式，具有非常良好的電致變色特性，但是單純地把甲基紫精作為電致變色材料制備的器件，顏色穩定性很差，變色效果不理想。CN 105372897 A公開了一種基于ZnO納米管的電致變色器件及其制備方法，采用甲基紫精修飾ZnO納米管陣列制備的電致變色器件提高了電子傳輸速率，但產生的顏色變化單一。此外，也有人嘗試把紫精加入電解液中來制備電致變色器件，但此時紫精受到電解液擴散速率的影響較大，導致電致變色性能不佳。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提出一種基于有機無機復合材料的電致變色器件，采用甲基紫精修飾TiO₂納米棒，結合有機材料電致變色材料和無機電致變色材料的優點，通過增大修飾甲基紫精的比表面積以及利用納米TiO₂較快的離子擴散速率、穩定的化學性能，制備了能夠產生三種不同的變色狀態的電致變色器件，同時提高了其電致變色性能，且具有較好的穩定性及明顯的顏色變化，同時本發明的制備工藝簡單、成本低，易于操作。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種基于有機無機復合材料的電致變色器件，包括工作電極、對電極和電解質，所述工作電極為表面生長有經甲基紫精修飾的TiO₂納米棒薄膜的FTO導電玻璃。