[發(fā)明專利]可見至中紅外波段可調(diào)控光性能的電致變色薄膜器件及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010863622.2
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN111913329B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周涵;錢珍莉;唐道遠(yuǎn);徐建明;劉向輝;范同祥
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué);上海空間電源研究所
• 主分類號: G02F1/1524
• 分類號: G02F1/1524;G02F1/1506;G02F1/1523;G02F1/155;G03F1/00;C23C14/08;C23C14/18;C23C14/58;C23C14/35
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發(fā)明公開了一種可見至中紅外波段可調(diào)控光性能的電致變色薄膜器件及其制備方法，該制備方法包括以下步驟：S1：選取基底，并對基底進(jìn)行前處理；S2：在處理后的基底上制備高透過率導(dǎo)電層；S3：在所述高透過率導(dǎo)電層上沉積WO₃層作為變色層，然后在WO₃層上繼續(xù)沉積Ta₂O₅作為電解質(zhì)層，然后進(jìn)行退火處理，得到晶態(tài)WO₃；S4：繼續(xù)沉積金屬氧化物作為離子存儲層，然后在金屬氧化物的基礎(chǔ)上重復(fù)步驟S2，得到電致變色薄膜器件；其中，若基底為透明導(dǎo)電材料，直接在處理后的基底上進(jìn)行步驟S3。通過該方法得到的電致變色薄膜器件可以從可見至紅外光調(diào)控光性能，而且可以針對不同的波段而設(shè)計組分得到各種各樣不同的變色和熱管理性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能熱控薄膜領(lǐng)域，尤其涉及一種可見至中紅外波段可調(diào)控光性能的電致變色薄膜器件及其制備方法。

背景技術(shù)

電致變色材料是可以通過外場的電壓實行光性能實時調(diào)控的智能材料，在施加電壓過程中，光性能會隨著電壓改變產(chǎn)生連續(xù)性變化，通常在可見波段低透明狀態(tài)稱為著色，高透明為褪色。電致變色材料大多由過渡金屬氧化物為主，分為陰性和陽性，分別指通過負(fù)電壓和正電壓著色的材料。由于需要電場的供應(yīng)，材料本身無法獨立變色，單層的材料需要在電化學(xué)工作站中，通過施加電壓和電解液提供離子才能變色。實際應(yīng)用中，全固體的電致變色器件通常由5層薄膜組成，分別是：電極層，變色層，電解質(zhì)層，離子存儲層和電極層。其中電極是直接連接正負(fù)極的導(dǎo)電層，變色層是電致變色材料，電解質(zhì)層提供離子傳輸通道，離子存儲層則是在變色層褪色時，可以容納離子的材料。本研究主要針對“多光譜復(fù)合調(diào)控智能熱控薄膜制備技術(shù)、關(guān)鍵調(diào)控工藝”展開研究，是實現(xiàn)利用電場對智能熱控薄膜在可見近紅外和中紅外波段光學(xué)性質(zhì)調(diào)控的關(guān)鍵。

經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，圍繞電致變色器件的制備方法，有不少文獻(xiàn)報道，如2019年發(fā)表的中國專利CN201880027304.3，名稱為：“電致變色裝置”。該專利的技術(shù)特點在于發(fā)明了一種包括電極層、電致變色層和具有閉環(huán)形狀的導(dǎo)電帶的裝置，合成的電致變色器件具有優(yōu)異的顏色轉(zhuǎn)換速度和電致變色均勻性，提升了目前大多電致變色器件變色相對長，大面積裝置變色不均勻的困難。但是該技術(shù)僅能得到相對窄波段的性能提升，主要停留在可見波段的調(diào)控，不能調(diào)控紅外或其它波段，限制了其在熱管理等方面的性能及應(yīng)用。美國Ashwin Ushas公司的專利申請?zhí)朠CTUS201332320中，新型的電致變色材料的制備是通過改變聚苯胺分子結(jié)構(gòu),得到了一系列包含多雜環(huán)的聚苯胺衍生物,并通過新型的摻雜手段制備了針對特定波段調(diào)控性能優(yōu)異的導(dǎo)電高分子材料。高分子材料有效提高電致變色器件的變色效率和縮短響應(yīng)時間，但是基于是有機(jī)物材料，其穩(wěn)定性和壽命仍有待優(yōu)化。美國Eclipse Energy Systems公司在美國專利US7265890B1中研制了EclipseVED全無機(jī)固態(tài)5層薄膜結(jié)構(gòu)WO₃基電致發(fā)射率薄膜器件，其能耗低、質(zhì)量輕，并增加了紅外透明保護(hù)膜，能夠有效地調(diào)節(jié)物體表面的發(fā)射率。其專利得出的樣品也順利在外太空經(jīng)過測驗，具備高穩(wěn)定性和變色性能。然而其變色波段僅限于紅外輻射率，在可見波段器件呈不透明狀態(tài)，限制了其在許多對可見有要求的應(yīng)用，如屏幕、反光鏡、智能窗戶、太陽能電池等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種可見至中紅外波段可調(diào)控光性能的電致變色薄膜器件及其制備方法，該電致變色薄膜器件可以從可見至紅外光調(diào)控光性能，而且可以針對不同的波段而設(shè)計組分得到各種各樣不同的變色和熱管理性能。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種可見至中紅外波段可調(diào)控光性能的電致變色薄膜器件的制備方法，包括以下步驟：

S1：選取基底，并對基底進(jìn)行前處理；

S2：在處理后的基底上制備高透過率導(dǎo)電層；