[發(fā)明專利]光譜響應(yīng)電致變色薄膜光譜特性與絕緣性能的調(diào)控方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011344713.1
• 申請(qǐng)日: 2020-11-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112526300B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 聶永杰;趙現(xiàn)平;劉榮海;朱遠(yuǎn)維;趙騰飛;李寒煜;邱方程;肖華根
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G01R31/12
• 分類號(hào): G01R31/12;G01N21/59;G02F1/153;G02F1/155;G02F1/163;G02F1/1516
• 代理公司: 北京弘權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11363
• 代理人: 逯長(zhǎng)明;許偉群

本發(fā)明涉及一種光譜響應(yīng)電致變色薄膜光譜特性與絕緣性能的調(diào)控方法，包括以下步驟：在硅基底上制備電致變色/絕緣復(fù)合材料薄膜，其中，通過(guò)調(diào)控絕緣材料在復(fù)合材料薄膜中的配比，控制電阻率的變化；在所述復(fù)合材料薄膜表面蒸鍍金作為金電極，形成金電極?聚合物薄膜?硅電極的三明治結(jié)構(gòu)器件；利用紫外可見(jiàn)光譜測(cè)試所述結(jié)構(gòu)器件的光譜信息，確定所述結(jié)構(gòu)器件的光學(xué)透過(guò)率；利用Agilent Keysight B2900A Quick IV測(cè)試儀測(cè)試所述結(jié)構(gòu)器件在不同額定電壓作用下的工作電流，獲取所述結(jié)構(gòu)器件在不同外施電壓下的電阻率的值，確定所述結(jié)構(gòu)器件的絕緣性能；獲取絕緣性能與光學(xué)透過(guò)率最佳的金電極?聚合物薄膜?硅電極的三明治結(jié)構(gòu)器件。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及聚合物絕緣材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光譜響應(yīng)電致變色薄膜光譜特性與絕緣性能的調(diào)控方法。

背景技術(shù)

聚合物絕緣材料作為關(guān)鍵部件被廣泛應(yīng)用于電力設(shè)備中，其承受的電場(chǎng)一般在107V/m以上。對(duì)于電極-絕緣材料-電極結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)時(shí)高電壓作用會(huì)導(dǎo)致電極向絕緣材料內(nèi)部發(fā)射電子。由于絕緣材料的電導(dǎo)率相對(duì)較低，一般在10-16Scm，大部分發(fā)射的電荷會(huì)駐留在絕緣材料中，其電荷密度可以達(dá)到1020C/cm3。這部分積累在絕緣材料內(nèi)部的電荷會(huì)產(chǎn)生明顯的內(nèi)建電場(chǎng)，造成材料的劣化甚至擊穿。同時(shí)此電場(chǎng)對(duì)于接近電力設(shè)備的工作人員會(huì)產(chǎn)生潛在威脅，有可能造成人身觸電的重大安全責(zé)任事故。

絕緣材料帶電不會(huì)產(chǎn)生類似電暈或者電弧等明顯的放電現(xiàn)象，因而絕緣表面的帶電無(wú)法直接表征。在大多數(shù)情況下，絕緣帶電需要依靠大型設(shè)備在斷電時(shí)進(jìn)行測(cè)試，檢測(cè)設(shè)備體積大、重量重、需要外接電源等，因而操作較難且耗時(shí)較長(zhǎng)。如果可以在電力設(shè)備絕緣帶電時(shí)實(shí)現(xiàn)非接觸、耗時(shí)短、直觀的指示，將極大程度地提高作業(yè)人員的人身安全。

電致變色是一種利用電流驅(qū)動(dòng)材料發(fā)生氧化還原反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生肉眼可見(jiàn)的變色效果的現(xiàn)象。現(xiàn)階段，電致變色材料的應(yīng)用主要集中在顯示器、無(wú)眩反光鏡、軍事偽裝等各個(gè)領(lǐng)域，是極具發(fā)展前景的一種功能材料。電致變色材料分為有機(jī)變色材料和無(wú)機(jī)變色材料兩類，現(xiàn)階段有機(jī)變色材料的整體性能已明顯優(yōu)于無(wú)機(jī)材料，并且具有良好的溶液可加工性、柔性、穩(wěn)定性等，因而受到更為廣泛的應(yīng)用。有機(jī)變色材料包括紫羅精、金屬酞花青、導(dǎo)電高分子等，其中，噻吩類電致變色材料具有較高的空穴遷移率、電導(dǎo)率高、環(huán)境穩(wěn)定性好、成膜性能好、摻雜和去摻雜時(shí)的環(huán)境穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)階段，大多數(shù)的有機(jī)變色材料基于聚噻吩類的框架。

然而，與電力設(shè)備應(yīng)用環(huán)境相矛盾的是，有機(jī)變色材料的變色驅(qū)動(dòng)需要依靠微安至毫安級(jí)的電流，且施加的電壓較低，一般低于10V。然而，電力設(shè)備絕緣材料一般承受較高的電壓，一般高于10kV，且絕緣材料的工作電流較低，一般在pA數(shù)量級(jí)。千伏級(jí)的電壓作用在傳統(tǒng)的電致變色材料上會(huì)直接導(dǎo)致材料燒蝕、碳化，無(wú)法變色完成指示。因而需要提高電致變色材料的耐壓等級(jí)，以實(shí)現(xiàn)其在電力設(shè)備中的應(yīng)用。

提高變色材料的耐壓等級(jí)需要提高其電阻率，以實(shí)現(xiàn)材料在千伏級(jí)電壓的作用下具有微安至毫安級(jí)的工作電流。提高材料電阻率的方式是將其與有機(jī)絕緣材料進(jìn)行復(fù)合。通過(guò)調(diào)控絕緣材料在復(fù)合材料中的配比，即可實(shí)現(xiàn)電阻率的控制。需要特別指出的是，過(guò)低的電導(dǎo)率雖然可以獲得優(yōu)良的電氣絕緣性能，但無(wú)法獲得可以驅(qū)動(dòng)材料變色的最小電流。

因而，如何利用共混的方式對(duì)復(fù)合材料的電阻率和變色特性進(jìn)行協(xié)同調(diào)控，以獲取最佳的復(fù)合材料，是本發(fā)明需要解決的主要問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N光譜響應(yīng)電致變色薄膜光譜特性與絕緣性能的調(diào)控方法，以解決如何利用共混的方式對(duì)復(fù)合材料的電阻率和變色特性進(jìn)行協(xié)同調(diào)控，以獲取最佳的復(fù)合材料的問(wèn)題。

本申請(qǐng)采用的技術(shù)方案如下：

一種光譜響應(yīng)電致變色薄膜光譜特性與絕緣性能的調(diào)控方法，包括以下步驟：

在硅基底上制備電致變色/絕緣復(fù)合材料薄膜，其中，通過(guò)調(diào)控絕緣材料在復(fù)合材料薄膜中的配比，控制電阻率的變化；