[發明專利]一種電致變色玻璃、其制備方法與調控方法

有效

• 申請號: 201910232880.8
• 申請日: 2019-03-26
• 公開（公告）號: CN109747240B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 鄒崇文;陳實;江俊
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: B32B17/00
• 分類號: B32B17/00;B32B9/00;B32B9/04;B32B37/00;G02F1/15;G02F1/155;G02F1/163
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種電致變色玻璃，由VO₂薄膜、設置于所述VO₂薄膜表面的凝膠狀固體電解質層與設置于所述凝膠狀固體電解質層表面的電極層組成。本申請利用VO₂薄膜在金屬絕緣體相變前后的紅外開關特性，通過VO₂薄膜表面覆蓋的電解質涂層施加電壓來調控其在可見光與紅外光波段的透射率，從而達到分別控制采光與控溫的功能。本申請提供的電致變色玻璃具有高透明性，可見光透射率可調，紅外透射率調節性能優良的特點，可用于變色窗、節能智能窗以及節能涂層等領域。

技術領域

本發明涉及功能性薄膜技術領域，尤其涉及一種電致變色玻璃、其制備方法與調控方法。

背景技術

二氧化釩是一種具有金屬-絕緣轉變的過渡金屬氧化物。在相變溫度68℃附近，二氧化釩的晶體結構可從絕緣單斜相向金屬四方相可逆轉變，且伴隨著3～5個數量級的電阻躍變和優異的紅外開關性能。因此，二氧化釩在節能智能窗、光電開關、紅外成像、光敏電阻、光存儲以及紅外激光防護等等領域具有廣泛的應用前景。正是由于這些杰出的性質，自從上世紀50年代美國貝爾實驗室第一次發現二氧化釩以來就吸引了各國物理、化學、材料等相關領域的廣泛關注。

在VO₂領域，智能窗一直是一個比較引人關注的應用方向。VO₂在智能窗的基本原理是利用其相變特性前后，可見光透過率基本不變，紅外透過率由阻隔變為透過的特性，在夏天室內炎熱時VO₂阻隔紅外線降低外界熱輻射，在冬天寒冷時VO₂透過紅外線接受外界熱輻射，達到冬暖夏涼的目的。不同于近年來剛剛進入市場的液晶式智能窗，無論是基于VO₂本征的熱致相變還是場效應電致相變，VO₂狀態的切換和維持基本屬于零能耗，真正達到節約能源的目的。

目前，VO₂實現智能窗應用的主要瓶頸問題在于兩點：首先是其相對過高的相變溫度，我們知道大約68℃的本征相變臨界溫度超過了智能窗在正常室溫下的應用要求，盡管能夠通過摻雜或者納米化的方式來降低相變溫度，但隨之帶來的是其相變性能的急劇降低，從而失去了作為高性能智能窗材料的實際用途；其次二氧化釩本征的可見光透過率和紅外調節能力之間的矛盾，根據薄膜厚度不同，二氧化釩的可見光透過率一般在30～65％之間，顏色偏黃，作為普通房間玻璃使用存在一定障礙。由于VO₂相變前后，其紅外透射率的變化主要來源于金屬化后的電子散射，其紅外開關調控性能嚴重依賴于厚度。也就是說要達到較大的紅外透射率調控，就需要增加二氧化釩薄膜的厚度，而厚度的增加進一步降低了VO₂在可見光波段的透明度。目前對這一問題的解決思路一般是通過嘗試各種摻雜元素改變光學特性，復合多層增透膜等，取得了一定的效果，但本質上還是在VO₂結構上進行一些調整，難以從根本上解決問題。

發明內容

本發明解決的技術問題在于提供一種電致變色玻璃，本申請提供的電致變色玻璃通過施加電壓可調控其在可見光和紅外光波段的透射率，從而達到分別控制采光和控溫的功能。

有鑒于此，本申請提供了一種電致變色玻璃，其特征在于，由VO₂薄膜、設置于所述VO₂薄膜表面的凝膠狀固體電解質層與設置于所述凝膠狀固體電解質層表面的電極層組成。

優選的，所述電極層為ITO玻璃、FTO玻璃、AZO玻璃或IWO玻璃。

優選的，所述凝膠狀固體電解質層的厚度為1～2mm。

優選的，所述凝膠狀固體電解質層由含有導電離子的有機聚合物制備得到。

本申請還提供了一種電致變色玻璃的制備方法，包括以下步驟：

在襯底表面生長VO₂薄膜；