[發(fā)明專利]電致變色光子晶體薄膜及其制備方法、應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110325703.1
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113103706B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田豐;趙國偉
• 申請（專利權(quán)）人: 珠海光馭科技有限公司
• 主分類號: B32B27/36
• 分類號: B32B27/36;B32B27/06;B32B37/00;B32B37/10;B05D5/06;B05D7/24;B60J1/20;C08J7/04;C09D151/00;C09D7/63;C08L67/02
• 代理公司: 珠海智專專利商標(biāo)代理有限公司 44262
• 代理人: 蘇文芝;林永協(xié)

本發(fā)明提供一種電致變色光子晶體薄膜及其制備方法、應(yīng)用，電致變色光子晶體薄膜的制備方法為：S1、制備聚合物納米微球乳液；S2、對上述乳液干燥，得到納米微球團(tuán)聚體；S3、將納米微球團(tuán)聚體均勻分散到紫精類化合物的溶液中形成凝膠，凝膠涂覆在上下兩層ITO?PET基材之間形成三明治結(jié)構(gòu)后經(jīng)輥壓處理，得到復(fù)合膜材；S4、將復(fù)合膜材經(jīng)過震蕩剪切規(guī)整設(shè)備，得到位于上下兩層ITO?PET基材之間的納米微球三維有序排列的光子晶體薄膜，制備得到的電致變色光子晶體薄包括納米微球周期性陣列，陣列中的納米微球之間填充有具有可逆電致氧化還原活性的有機紫精類化合物，通過上述方案，使光子晶體薄膜呈現(xiàn)更多不同的動態(tài)顯色過程，從而提高光子晶體薄膜的應(yīng)用程度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)功能材料領(lǐng)域，具體是涉及一種電致變色光子晶體薄膜及其制備方法、應(yīng)用。

背景技術(shù)

將具有電致變色性能的材料稱為電致變色材料。電致變色性能是材料的光學(xué)屬性(反射率、透過率、吸收率等)在外加電場的作用下發(fā)生穩(wěn)定、可逆的顏色變化的現(xiàn)象，在外觀上表現(xiàn)為顏色和透明度的可逆變化。現(xiàn)有的電致變色材料包括無機電致變色材料和有機電致變色材料，其中無機電致變色材料多為過渡金屬氧化物或其衍生物，如：WO3或NiO；有機電致變色材料可分為有機小分子電致變色材料和導(dǎo)電聚合物電致變色材料，有機小分子可為紫精類化合物，導(dǎo)電聚合物可為導(dǎo)電聚乙炔。現(xiàn)有的電致變色材料眾多，但是現(xiàn)有的電致變色材料在一定范圍內(nèi)控制電壓下發(fā)生單一顏色的變化，使其應(yīng)用范圍較窄。

光子晶體是一種不同介質(zhì)常數(shù)且空間呈周期性分布的光學(xué)材料。光子晶體薄膜顯色原理為光線經(jīng)過周期性結(jié)構(gòu)的布拉格衍射調(diào)制，通過反射、折射及衍射光子晶體本身的光可以得到對應(yīng)的結(jié)構(gòu)色；即光子晶體的周期性結(jié)構(gòu)的特性可以對入射光的角度和觀察角度有不同的延伸相應(yīng)，因此在觀察光子晶體薄膜時，可隨觀察角度的不同觀察到光子晶體的不同顏色的變化，而目前的光子晶體薄膜雖然能夠?qū)崿F(xiàn)多顏色變化，但是只能顯示自身能夠顯示的顏色，無法進(jìn)一步顯示更豐富的顏色。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的是提供一種顯色更豐富的電致變色光子晶體薄膜。

本發(fā)明的第二目的是提供一種上述電致變色光子晶體薄膜的制備方法。

本發(fā)明的第三目的是提供一種上述電致變色光子晶體薄膜的應(yīng)用。

為了實現(xiàn)上述的第一目的，本發(fā)明提供的電致變色光子晶體薄膜包括納米微球周期性陣列，納米微球周期性陣列中的納米微球呈現(xiàn)三維有序排列，納米微球之間填充有具有可逆電致氧化還原活性的有機紫精類化合物。

由上述方案可見，對具有可逆電致氧化還原活性的有機化合物通電后，該有機化合物自身在不同的電壓和還原時間內(nèi)可呈現(xiàn)不同的氧化還原態(tài)及其顏色；其中紫精類化合物的全名為1,1＇-雙取代基-4,4＇-聯(lián)吡啶，在對光子晶體薄膜通電后，光子晶體薄膜內(nèi)的紫精類化合物分子之間存在強烈的電轉(zhuǎn)移，使單價陽離子(RV^+·)著色，紫精類化合物有中的取代基鏈長不同，使紫精類化合物呈現(xiàn)不同顏色的氧化還原態(tài)；由電相應(yīng)材料有機紫精類化合物為主體構(gòu)成的光子晶體連續(xù)相與由納米微球為主體構(gòu)成的光子晶體分散相之間的折光指數(shù)差在電壓的作用下也發(fā)生變化，使得在相同的入射光和觀察角下，使光子晶體薄膜的顏色發(fā)生變化，光子晶體薄膜的顏色變化與非電響應(yīng)性納米微球周期性陣列光子晶體自身的顏色變化所產(chǎn)生的這兩種效應(yīng)耦合，在不改變納米微球周期性陣列結(jié)構(gòu)的前提下，通過改變電壓以電響應(yīng)性材料的狀態(tài)，得到了完全不同于非電響應(yīng)性光子晶體結(jié)構(gòu)色的全新的顏色及其變化，進(jìn)一步擴大了光子晶體薄膜顏色變化程度，使光子晶體薄膜呈現(xiàn)更多不同的動態(tài)顯色過程，從而提高光子晶體薄膜的應(yīng)用程度。

進(jìn)一步的方案是，光子晶體薄膜在響應(yīng)電壓區(qū)間為0.3V～3.0V、靜電流區(qū)間為0.1mA～0.2mA的通電下，響應(yīng)時間為300ms～10s，重復(fù)周期為1,000次～100,000次。

進(jìn)一步的方案是，光子晶體薄膜的吸收波長在470nm～700nm間變化。