[發明專利]一種微腔注入型電致變色器件及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202110498074.2
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113359361B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 寧洪龍;張觀廣;姚日暉;曾璇;葉倩楠;蘇國平;熊鑫;姜雅思;梁宏富;彭俊彪
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G02F1/15
• 分類號: G02F1/15;G02F1/1514;G02F1/153;G02F1/155
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 殷妹

本發明公開了一種微腔注入型電致變色器件及其制備方法與應用。所述器件的結構包括電動推桿、儲液袋、微腔和儲氣袋；微腔上下兩端設有開口，微腔結構依次為玻璃基板、ITO電極、金屬鎢薄膜、玻璃微珠、金屬鎢薄膜、ITO)電極和玻璃基板，玻璃微珠間隙形成空腔；儲液袋、微腔、儲氣袋相連形成一個密閉空間，儲液袋裝有電致變色液，電動推桿與儲液袋相連。本發明的電致變色器件變色和褪色完全不依賴電致變色層，本發明褪色機理為電負性不同的著色態陰離子和溶劑或儲液袋內表面發生摩擦而發生電子交換轉移，失去電子氧化成無色的高價態陰離子，因此不存在離子侵蝕的問題。

技術領域

本發明屬于電致變色技術域，具體涉及一種微腔注入型電致變色器件及其制備方法與應用。

背景技術

傳統的電致變色器件結構通常為：導電層/電致變色層/電解質層/離子儲存層/導電層的多層薄膜堆疊結構。這種層層堆疊式的電致變色器件的變色原理一般為：依靠離子(H⁺,Li⁺,Na⁺,Al³⁺,Zn²⁺,K⁺等)在電場的驅動下在不同層之間遷移，發生嵌入脫嵌反應(得失電子)，引起電致變色材料的價態或能帶的變化，進而引起器件顏色的改變。由于電致變色層、離子儲存層是固體材料，離子嵌入脫嵌過程往往會對這些功能層造成一定的損傷，這些損傷隨著器件多次循環工作而日漸積累，最終導致電致變色器件的性能衰退，甚至失效。

為了減少這些離子注入脫嵌導致的薄膜損傷，提升器件的使用壽命，目前的主流技術主要有：1)制備多孔、介孔材料的電致變色層或離子儲存層；2)采用高價態的陽離子(如Al³⁺等)，減少離子注入數；3)采用低電壓驅動等。然而，目前這些技術手段都是圍繞著如何減緩這種損傷，卻不能從根本上解決問題。這些薄膜損傷根源在于傳統的電致變色器件結構和變色原理，即只要是基于多層薄膜堆疊結構和離子嵌入脫出反應，功能薄膜損傷的問題就無法根本解決。如何提高電致變色器件的循環壽命是目前產業界和學術界亟待解決的問題。

發明內容

為解決現有技術的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種微腔注入型電致變色器件。

本發明的另一個目的在于提供上述一種微腔注入型電致變色器件的制備方法。

本發明的再一目的在于提供上述一種微腔注入型電致變色器件的應用。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種微腔注入型電致變色器件，其結構包括電動推桿、儲液袋、微腔和儲氣袋；

所述微腔上下兩端設有開口，微腔結構依次為第一玻璃基板、第一氧化銦錫(ITO)透明導電電極、第一金屬鎢薄膜、玻璃微珠、第二金屬鎢薄膜、第二氧化銦錫(ITO)透明導電電極和第二玻璃基板，玻璃微珠間隙形成空腔；

所述儲液袋袋口與微腔下端開口相通，所述儲氣袋袋口與微腔上端開口相通，儲液袋、微腔、儲氣袋三者相連形成一個密閉空間；所述儲液袋裝有電致變色液；

所述電動推桿與儲液袋相連，可作用于儲液袋使電致變色液在微腔與儲液袋之間流動。

優選的，所述電動推桿設置于儲液袋法向方向(垂直于微腔的方向)或儲液袋底部，且與儲液袋相連。

所述儲氣袋用于儲裝微腔中的空氣。

優選的，所述電動推桿和儲液袋用外殼包裹形成底座。所述外殼材質為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)；所述儲液袋的材質為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)，所述儲液袋的容積為0.2～0.8L。

優選的，所述儲氣袋由外殼包裹形成頂蓋。所述外殼材質為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)；所述儲氣袋的材質為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)；所述儲氣袋的容積為1.5～2.5L。