[發明專利]一種多色態電致變色器件及其制備方法

有效

• 申請號: 202110741642.7
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113433751B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 趙傳熙;麥文杰;蘇春華;趙志娟;何道義
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G02F1/15
• 分類號: G02F1/15;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: 陳文姬

本發明公開了一種多色態電致變色器件，包括透明工作電極、絕緣隔離柱、Cu對電極和透明導電基底；Cu對電極與透明導電基底粘接；透明工作電極、透明導電基、絕緣隔離柱圍成的密閉空間為電解液反應池；電解液反應池中灌有Bi?Cu離子中性凝膠電解液；透明工作電極與電解液接觸的表面具有貴金屬納米顆粒修飾層。本發明還公開了上述器件的制備方法。本發明的器件結構簡單、變色性能優異、同時具有節能保色優點，簡化了器件制備流程，顯著降低了變色器件制作周期與成本；同時，通過施加正電壓，透明導電基底上可以實現金屬沉積，通過改變可逆金屬電沉積的電壓大小與極性，以及施加電壓持續時間，實現變色器件在多種色態下的自由可逆切換。

技術領域

本發明涉及一種多色態電致變色器件，特別涉及一種多色態電致變色器件及其制備方法。

背景技術

電致變色玻璃是指外加電場作用下玻璃的光學屬性發生穩定、可逆的顏色變化現象，常見應用領域包括智能窗(CN205121123U)、顯示器(201710001397.X)、變色儲能器件(CN106371259A)等。電致變色器件逐步得到了廣泛應用，例如瑞士再保險大廈、波音787飛機舷窗等。太陽光可以透過建筑物玻璃窗、或汽車玻璃使得室內空間溫度上升，由此引起環境溫度不適，同時增加了室內空調能源消耗及使用成本。為降低能耗節省成本，人們普遍采用低輻射(Low-E)玻璃來增大對紅外線的反射率，提高對環境熱量調控隔絕。然而，Low-E器件需要在玻璃表面鍍上多層金屬薄膜或其他化合物膜系，采用真空隔層結構避免金屬氧化。最關鍵的是，Low-e玻璃是無法對外界環境光進行主動漸變調控。為了實現變色器件的主動光調控能力，上世紀80年代初，美國科學家與瑞典科學家開發了以電致變色薄膜為基礎的新型智能節能窗，被認為是電致變色研究的起點。這種電致變色器件基于“三明治”結構，包括導電基底、變色層、液體或凝膠電解質、離子存儲層及導電基底，變色機理為離子嵌入引起的氧化還原反應(CN104806128 A)。但該類變色器件變色顏色不豐富，研究者隨后陸續開發出有機分子電解液來實現多色態切換。然而，有機電解液常具有高毒性，器件需要嚴格密封以避免泄露，不利于器件的低成本安全使用。為了降低器件封裝中漏液的風險，有人開發了基于固態電解質的全固態電致變色器件(Solar Energy Materials and SolarCells 200(2019)110045)，但由于該器件采用無機變色材料，顏色單一且響應變色速度不夠快，無法實現器件多色態之間的切換，也限制了變色器件在多功能型領域的應用。另外，傳統電致變色器件由于需要預先沉積變色材料，常用高溫蒸鍍方法，局限于硬質透明導電基底(CN 104806128 A)，限制了在柔性變色領域的應用。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺點與不足，本發明的目的在于提供一種多色態電致變色器件，結構簡單，無需在導電基底上預沉積電致變色薄膜材料，大大簡化了傳統器件需要多層金屬薄膜或化合物薄膜的繁冗制備流程，顯著降低了變色器件制作成本；同時，通過施加正電壓，透明工作電極上可以實現金屬沉積，通過改變可逆金屬電沉積的電壓大小與極性，以及施加電壓持續時間，可以實現變色器件在多種光學狀態下的自由可逆切換。

本發明的另一目的為提供上述多色態電致變色器件的制備方法。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種多色態電致變色器件，包括透明工作電極、絕緣隔離柱、Cu對電極和透明導電基底；

所述Cu對電極與透明導電基底粘接；

所述透明工作電極、透明導電基底、絕緣隔離柱圍成的密閉空間為電解液反應池；

所述電解液反應池中灌有Bi-Cu離子中性凝膠電解液；

所述透明工作電極與Bi-Cu離子中性凝膠電解液接觸的表面具有貴金屬納米顆粒修飾層；

所述Cu對電極位于電解液反應池內；

所述Bi-Cu離子中性凝膠電解液包括：