[發明專利]一種可見-紅外獨立調控電致變色器件

有效

• 申請號: 202010466939.2
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111596496B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 曹遜;黃愛彬;邵澤偉;金平實
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: G02F1/15
• 分類號: G02F1/15;G02F1/153;G02F1/1514;G02F1/1524
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 鄭優麗;牛彥存

本發明公開一種可見?紅外獨立調控電致變色器件。所述可見?紅外獨立調控電致變色器件的結構包括依序排布的第一透明電極、在高電壓條件下僅調控可見光的第一電致變色層、在低電壓條件下僅調控紅外光透過率的第二電致變色層、離子傳導層和第二透明電極；其中，所述高電壓為?5至5V，所述低電壓為?2.5至2.5V。本發明設計了能夠調節可見光的第一電致變色層和只調控紅外光的第二電致變色層，從而實現不同的電壓下獨立調控紅外光和可見光的透過率，滿足實際生活的需要。

技術領域

本發明涉及化工材料合成和功能材料技術領域，特別涉及一種可見-紅外獨立調控電致變色器件。

背景技術

能源是維持國家經濟持續發展、保障人民物質生活水平的重要基礎。如今，能源短缺、環境污染等問題日益嚴峻，科學家在開發新能源的同時也在努力尋找節能降耗的方法。建筑是人類進行生產生活活動的主要場所之一，在人類生產生活總能耗中，建筑能耗占有很大比例，而在建筑能耗中，用于改善建筑舒適度的照明和空調系統的能耗，在建筑總能耗中所占的比例超過75％。這兩部分的能耗都與門窗玻璃有關，因此開發具有節能效果的建筑玻璃是實現建筑節能的重要途徑。目前的建筑玻璃控制能量損失的方式是靜態的，例如在紅外波段具有高反射率的Low-E玻璃，能阻止紅外線透過窗戶；中空玻璃，利用空氣導熱系數低來減少室內外之間的傳導散熱。上個世紀80年代，科學家基于電致變色材料，提出了“智能窗”的概念—一種主動調控可見和近紅外透射光線強弱的建筑窗體結構材料，能夠根據室內外環境的差異動態調節射入室內光線的強弱，減少空調和照明系統的使用，與Low-E、中空玻璃組合在一起可以達到更好的節能效果。電致變色材料的性能決定了“智能窗”調節光線能力的強弱，電致變色材料也因此引起了廣泛的重視。電致變色是指材料的光學屬性，如透過率，反射率在低電壓驅動下發生可逆的顏色變化現象，在外觀上表現為藍色和透明態之間的可逆変化。電致變色作為如今研究的熱點，應用領域廣。電致變色器件及技術主要應用于節能建筑玻璃、其他移動體車窗上、汽車防眩后視鏡、顯示屏、電子紙、隱身偽裝等領域。

傳統電致變色器件主要由五層薄膜組成、包括兩層透明導電層、離子儲存層、電致變色層、以及離子傳導層。其中，離子儲存層輔助電致變色層在透明導電層上施加低電壓實現電致變色反應。離子傳導層提供鋰離子傳輸通道，提高鋰離子在離子存儲層和電致變色層之間的遷移能力和遷移效率，其結構與制備工藝是保證器件電致變色性能的最重要的技術之一。電致變色器件可按離子傳導層的狀態分為三種，分別為：液態電致變色器件，凝膠態電致變色器件以及全固態電致變色器件，其中凝膠態電致變色器件又為準固態電致變色器件。相對于液態電致變色器件存在封裝、漏液等問題，全固態電致變色器件存在響應時間慢、離子導電性較差等問題，準固態電致變色器件穩定性較佳、制備工藝簡單、并且其響應時間又高于全固態電致變色器件。

然而那些傳統的電致變色玻璃只有兩種調制模式，即光照可通過和光不能通過。而太陽光主要由含大量熱量的近紅外光和可見光組成，如果能夠單獨調控可見光和近紅外光的透過與不透過，則可以根據實際需要調控紅外光和可見光的傳遞，滿足現代社會多樣化需求，實現節約能源同時滿足采光的目的。目前關于獨立調控可見-近紅外光電致變色主要集中在設計兩層不同微觀結構的氧化鎢，不僅制備工藝復雜，而且獨立調控能力較弱，調控范圍較窄，從而限制了獨立可調電致變色器件的實際應用。

中國專利CN 109143716A公開了可見-近紅外光電致變色復合材料、其制備方法及應用。這種復合材料包括第一、第二結構層，其中第一層能夠調節可見光，第二結構層調控紅外光。然而該發明必須在第二層中構建離子擴散通道，才能實現第一層和第二層分別調控可見光和紅外光。該專利中通液態電解質同時與兩層電致變色材料接觸，實現可見光和紅外光的調控。因此必須在第二層中構造微孔結構，電解液才能通過這些微孔接觸到第一電致變色層。中國專利CN 105036564 A利用導電氧化物納米粒子調節近紅外透射光，利用氧化鎢調控可見光，達到對光(可見光)與熱(近紅外光)選擇性調控的目的。然后該專利中導電氧化物納米粒子對遠紅外的吸收非常強烈，導致對中遠紅外的調節能力比較弱。導電氧化物納米顆粒由于表面等離子共振效應對中遠紅外存在較強的吸收，因此只能調節可見光和近紅外光。

發明內容