CN106292115A - 基于天然石墨烯费米能级调制的智能调光膜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于天然石墨烯费米能级调制的智能调光膜及其制备方法，所述智能调光膜从下至上依次设置：包含石墨烯膜的第一变色电极单元、电解质单元、包含石墨烯膜的第二变色电极单元；所述石墨烯膜是由天然石墨烯材料在透明衬底上平铺构成。该智能调光膜利用天然石墨烯静电吸附电解质掺杂来调制石墨烯费米能级，从而调制石墨烯对特定波长光线的吸收率。该智能调光膜制备方法简单、原料和生产成本低廉、优化的结构设计实现了智能调光膜的性能提升。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于天然石墨烯的智能调光膜及其制备方法，尤其是涉及一种通过静电吸附掺杂调节天然石墨烯费米能级的调光膜及其制备方法。
背景技术
基于石墨烯的导电性能，石墨烯透明导电薄膜能够被应用在包括触摸屏、光伏电池、调光膜等领域。但是石墨烯的光学调制性能却并没有被开发和利用在上述应用领域中。
通常单层石墨烯对于可见光的吸收率为2.3%，通过调节石墨烯的费米能级远离Dirac点，可使得石墨烯对于可见光的吸收率降低甚至完全透明。例如：20层石墨烯叠加形成的石墨烯膜对自然光的吸收率将随着层数增加逐次增强为20×2.3%=46%，由此可以形成深色的着色态，通过对石墨烯膜中的石墨烯进行费米能级调制可以实现每层石墨烯的吸光率降低，由此使得整个石墨烯膜的吸光率下降，形成褪色态。基于上述机理，石墨烯膜可以被用来开发一些光学调制产品，最典型的应用案例就是智能调光膜。
基于石墨烯膜费米能级调制的智能调光膜完全有别于传统的智能调光膜，石墨烯膜既具有导电功能又具有光线调节的功能。而传统的基于石墨烯的智能调光膜，通常由电致变色材料实现光线调节的功能，而石墨烯膜只是作为电极材料为电致变色材料提供载流子。
目前已报道的基于费米能级调制的石墨烯调光膜，均是由CVD法生长的石墨烯。例如，文献“Graphene based flexible
electrochromic devices，Scientific reports, 2014, 4.”报道了利用CVD法生长的石墨烯，通过静电吸附掺杂改变石墨烯的费米能级由此使得石墨烯在可见光区域的吸光率降低，从而制备石墨烯的调光膜器件。但是由于CVD法的工艺复杂、产率较低，并且能耗、成本均较高。使得CVD法生长的石墨烯很难适应大规模、低成本生产智能调光膜的要求。
针对上述技术问题，亟待提供一种新的基于石墨烯费米能级调制的智能调光膜，解决CVD法工艺复杂、产率低下、能耗高、成本高造成的智能调光膜无法实际应用和大规模生产的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种基于天然石墨烯费米能级调制的智能调光膜及其制备方法。该智能调光膜具有更优异性价比，能够适应于大规模低成本生产。
首先，本发明提供了天然石墨烯费米能级调制的智能调光膜，该智能调光膜从下至上依次设置为：包含石墨烯膜的第一变色电极单元11、电解质单元2、包含石墨烯膜的第二变色电极单元10。所述石墨烯膜是由天然石墨烯材料在透明衬底上平铺构成，所述天然石墨烯是指石墨烯的基本结构是在自然界中经过长期的地质演化而自然形成的石墨烯结构，包括天然石墨、煤炭、石油中存在的石墨烯结构。所述第一变色电极单元和第二变色电极单元错位设置，错位部分布有引出电极41和42；所述电解质单元中嵌入垫衬物5以防止上下电极单元接触；整个器件由封装材料3封装。所述封装材料可以是框架胶或者其他环氧胶。一种非限制的智能调光膜结构如图1所示。
所述石墨烯膜通过静电吸附电解质掺杂来调制其费米能级；所述石墨烯费米能级的调制实现石墨烯对特定能量光线的吸收或透过。石墨烯对光子的吸收由费米能级的位置所确定，当入射可见光的能量hν0小于石墨烯费米能级2|EF|时光线就能被石墨烯吸收。通过静电掺杂改变石墨烯的费米能级使其远离Dirac点，并使得|EF|＞hν0/2，由此便可阻止石墨烯吸收具有较高能量的可见光线。更为具体的机理阐述参考文献“A graphene-based broadband
optical modulator. Nature, 2011, 474(7349): 64-67.”、“Broadband Optical
Modulators Based on Graphene Supercapacitors. Nano letters, 2013, 13(12):
5851-5857.”以及文献“Graphene based flexible
electrochromic devices. Scientific reports, 2014, 4.”等。需要指出的是费米能级调制石墨烯对光线的吸收不仅适用于可见光，同样适用于对其余波长的光线调节，例如：红外线的调节。
所述包含石墨烯膜的变色电极单元至少由石墨烯膜、衬底组成,进一步还可以包含功能层；所述功能层包括:保护层、增透层、防眩光层、阻隔层、粘结层中的任意一种或其组合。在一些实际的实施方式中，石墨烯膜和衬底之间需要添加粘结层，来增强石墨烯对衬底的附着力。
针对选择液态电解质的调光膜，为了防止由于电解质插层导致的石墨烯脱离衬底进入液态电解质单元，可以加入保护层来保护石墨烯膜。一个示例性的保护层结构的俯视图如图2所示，网格位于石墨烯膜之上，将石墨烯膜固定，在具体实施情况下由于印刷网格设备所能达到的线距精度通常在微米级，故通常要求石墨烯本身的尺寸也要保持在微米级，以利于网格对其固定。网格对石墨烯膜的保护机理，参考图3，其中11是透明衬底、12是多层石墨烯膜、13是网格、22是正离子、21是负离子，在施加驱动电压的情况下，正负离子分别移向上下两个电极对石墨烯进行吸附、插层、掺杂，从而减少石墨烯对特定波长光线的吸附形成褪色态，网格保护石墨烯防止其从衬底上脱落。在无网格保护的情况下，如图4所示，其中11是透明衬底、12是多层石墨烯膜、22是正离子、21是负离子，在施加驱动电压的情况下，正负离子分别移向上下两个电极对石墨烯进行吸附、插层、掺杂，由此石墨烯极易发生膨胀，导致其从衬底脱落，在无保护层存在的情况下形成脱落的石墨烯121。需要指出的是，金属网格的材质可以是聚合物、金属、胶黏剂等。在另一些实施方式中，保护层也可以是具有离子导通通道的高分子薄膜。
针对固态或半固态的电解质单元，通常石墨烯膜上的石墨烯难以从衬底上脱出进入电解质单元。例如，针对凝胶电解质单元，如图5所示，其中11是透明衬底、12是多层石墨烯膜、22是正离子、21是负离子，23是凝胶骨架，在施加驱动电压的情况下，正负离子分别移向上下两个电极对石墨烯进行吸附、插层、掺杂，凝胶骨架中的缝隙区域远远小于石墨烯的尺寸，形成空间位阻，由此限制石墨烯的运动，防止其中衬底上脱落。
所述石墨烯膜层数为1~300层，所述石墨烯膜的厚度为0.3~100nm；石墨烯膜可调节的透光率变化范围和其层数密切相关。通常设计石墨烯的层数需要考虑电解质的穿透能力以及电解质的掺杂能力。在本发明实施例中最大透光率变化所设置的层数约为35层，石墨烯膜的厚度为12nm。
所述透明衬底，包括柔性衬底、刚性衬底或其叠加。
另外，本发明提供了一种智能调光膜的制备方法，其步骤包括：
（1）提供包含石墨烯膜的第一变色电极单元和包含石墨烯膜的第二变色电极单元；
（2）将包含石墨烯膜的第一变色电极单元和包含石墨烯膜的第二变色电极单元错位对置，在两个电极单元的对置区域部分设置电解质单元；
（3）在电极单元错位部分布置引出电极。
所述步骤（1）的具体实施方式为：将含有天然石墨烯的石墨、煤炭、石油，通过物理、化学或其组合方法剥离出其中的石墨烯，石墨烯也可以通过进一步改性处理；
将石墨烯处理成可涂敷或印刷的分散液形式；将石墨烯分散液涂敷在第一透明衬底和第二透明衬底上形成包含石墨烯膜的第一变色电极单元和含石墨烯膜的第二变色电极单元；
可选地，在第一变色电极单元和第二变色电极单元的制备中加入功能层的涂覆、印刷或者贴合；
可选地，在任意涂覆或印刷操作之前，表面以及基底施以前处理，所述前处理包括：热处理、电子束处理、辐射处理、物理清洗、化学清洗、紫外臭氧处理、Plasma处理、电晕放电处理、压力处理或其组合；
可选地，在任意涂覆或印刷操作之后，表面以及基底施以后处理，所述后处理包括：掺杂处理、还原处理、UV处理、固化处理、电子束处理、辐射处理、热处理、物理清洗、化学清洗、紫外臭氧处理、Plasma处理、电晕放电处理、压力处理或其组合。
针对不同的电解质单元，所述步骤（2）的实施方式是多样的，针对凝胶电解质，其示例性的实施方式为：
涂敷，在第一变色电极单元或/和第二变色电极单元包含石墨烯膜的表面上涂敷混有垫衬物玻璃微珠的凝胶电解质单元，变色电极并不需要整版涂敷，而需要在变色电极上预留一个或两个边不涂敷；贴合，在涂敷有电解质单元的表面上面均匀搁置垫衬物玻璃微珠后，将第一变色电极单元和第二变色电极单元包含石墨烯膜的面相向进行错位贴合；封装，用封装材料将四周封装，使电解质单元与环境隔绝。
针对液态电解质单元，所述步骤（2）可选地非限制性实施方式为：
造槽，在第一变色电极单元含有石墨烯膜的表面上粘附上一个框架胶，框架胶的水平边界位于第一变色电极单元内，由此形成一个深度与框架胶高度相等的凹槽；灌注，将液态电解质材料和垫衬物颗粒混合均匀，并将其灌注进入所形成的凹槽内，使液态电解质在凹槽内平铺；贴合，将第二变色电极单元含有石墨烯膜的表面正对框架胶，贴敷在第一电极单元上，并由此挤出多余的液态电解质，同时第一变色电极单元和第二变色电极单元形成错位；密封，将框架胶的四周再次用密封材料环氧胶密封。
针对固态无机电解质单元，所述步骤（2）可选地非限制性实施方式为：通过溅射、蒸镀等物理方法在变色电极单元上形成电解质单元。
针对固态聚合物电解质单元，所述步骤（2）可选地非限制性实施方式为:将聚合物电解质薄膜通过热压、贴合等方式夹合在第一变色电极单元和第二变色电极单元之间。
如权利要求5所述调光膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）的实施方式为，在错位的位置即没有涂敷调光单元的部分涂敷上银浆粘接外电路导线，或者直接用导电胶带粘贴金属薄片，或者用金属U型薄片夹合在错位部分得以实施。
通过以上描述的内容，本领域普通技术人员将会认识到，本发明的方法和系统可具有许多其他实施方式。以下参考本发明更具体的一些实施方式以及为这些实施方式 提供支持的实验结果。但是，申请人要指出，以下内容只是为了说明的目的，而非以任何方式限制本发明权利要求的范围。
附图说明
图1 一种非限制性智能调光膜结构示意图
图2 一种带有保护层的石墨烯透明导电电极俯视图
图3 防止石墨烯脱落机理示意图
图4 无保护结构石墨烯脱落机理示意图
图5 固态或半固态电解质防止石墨烯脱落的机理示意图
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步说明。在以下实施例中，所述石墨烯膜的膜厚度通过扫描探针显微镜(Nanoman IIdimention3100)测得，用透光率测定仪(上海仪电物理光学仪器有限公司WGT-25)测定调光膜的可见光区域的光线透过率;用双电测四探针测试仪(广州四探针科技RTS-9)测定方块电阻。
制备例
将一份质量的石墨（50目）和六份质量的无水三氯化铁混合后，放入反应釜中，而后将反应釜抽真空，然后在将反应釜的温度升到380℃，并保持24小时；而后将插层的石墨取出，用稀盐酸清洗，清洗完毕后将其烘干；将插层石墨加入50质量的水和50质量的乙醇，在6000rpm转速下搅拌1小时。将其过滤清洗后，溶于N-甲基吡喏烷酮，将获得的石墨烯制备成5ml/mg的溶液。
实施例
1
（1）变色电极单元制备
前处理，将10cm*10cm PET膜放入150℃烘箱中，老化半小时；而后再将PET膜,放入O2 Plasma工作站March PX250处理，设定参数为150 W, 30 秒, O2气流: 80 sccm, 压强: 350 mTorr。
涂覆，将制备例中的石墨烯溶液加入N-甲基吡喏烷酮溶剂稀释为浓度1mg/ml。将混合液机械混合均匀1h，得到均匀分散的稳定的分散液。取1ml分散液滴在PET 基底的一端，然后使用线棒以200mm/s 的速度拉过分散液，其中，线棒中线的直径为2mm，在PET 表面形成一层均匀的湿膜。湿膜在80℃烘干。经扫描探针显微镜测试石墨烯膜平均厚度约为12nm，按理想单层石墨烯厚度0.34nm计算，石墨烯膜中石墨烯的层数为35层。
后处理，将不锈钢的辊筒以10m/min的速率压过掺杂处理后的石墨烯透明导电薄膜，压力调节为200psi，重复进行两次。
由此得到的变色电极的透光率为53%，面电阻为231Ω/□。
（2）包含液态电解质单元的调光膜组装
将步骤1获得的变色电极单元，裁剪成两份同样大小的5cm*10cm的电极，分别作为第一变色电极单元和第二变色电极单元。
造槽，在第一变色电极单元含有石墨烯膜的表面上粘附上一个框架胶，框架胶的尺寸为4cm*10cm,框架胶的厚度为300微米，由此形成一个深度与框架胶高度相等的凹槽；灌注，将液态电解质材料二乙基甲基-(2-甲氧乙基)铵基双(三氟甲磺酰基)酰亚胺(购买自Sigma-Aldrich)和250微米的玻璃微珠垫衬物颗粒混合均匀，取1.5ml滴于凹槽内，使其平铺在整个凹槽内；将第二变色电极单元的含有石墨烯膜的表面正对框架胶，贴敷在第一电极单元上，并由此挤出多余的液态电解质，同时第一变色电极单元和第二变色电极单元形成错位；密封，将框架胶的四周再次用环氧树脂密封材料密封；
（3）电极引出
将错位区域涂敷导电银浆，将导线放置在导电银浆中，经过1h固化后形成引出电极。由此器件制备完成。
所制备的调光膜器件，着色态时其透光率为6%，第一变色电极与第二变色电极之间加上5V驱动电压形成褪色态，其透光率为59%。
实施例
2
涂覆所用的石墨烯分散液浓度为0.75mg/ml，其余制备过程与实施例1保持一致。涂覆形成的石墨烯膜平均厚度为7nm，层数约为21层；变色电极透光率为62%，面电阻为326Ω/□。最终制备的调光膜器件，着色态时其透光率为24%，第一变色电极与第二变色电极之间加上5V驱动电压形成褪色态，其透光率为70%。
实施例
3
涂覆所用的石墨烯分散液浓度为0.5mg/ml，其余制备过程与实施例1保持一致。涂覆形成的石墨烯膜平均厚度为4nm，层数约为12层，变色电极透光率为74%，面电阻为479Ω/□。最终制备的调光膜器件，着色态时其透光率为48%，第一变色电极与第二变色电极之间加上5V驱动电压形成褪色态，其透光率为81%。
实施例
4
（1）包含保护层的变色电极单元制备
前处理，将5cm*10cm PET膜放入150℃烘箱中，老化半小时；而后再将PET膜,放入O2 Plasma工作站March PX250处理，设定参数为150 W, 30 秒, O2气流: 80 sccm, 压强: 350 mTorr。
涂覆，将制备例中的石墨烯溶液加入N-甲基吡喏烷酮溶剂稀释为浓度0.9mg/ml。将混合液机械混合均匀1h，得到均匀分散的稳定的分散液。取1ml分散液滴在PET 基底的一端，然后使用线棒以200mm/s 的速度拉过分散液，其中，线棒中线的直径为2mm，在PET 表面形成一层均匀的湿膜。湿膜在80℃，烘干。经扫描探针显微镜测试石墨烯膜平均厚度约为7.2nm，按理想单层石墨烯厚度0.34nm计算，石墨烯膜中石墨烯的层数为20层。
后处理，将不锈钢的辊筒以10m/min的速率压过掺杂处理后的石墨烯透明导电薄膜，压力调节为200psi，重复进行两次。
在已涂覆石墨烯膜的PET衬底上,丝网印刷保护网格，其线宽为10微米，线距为100微米。采用手动精密丝印台，目数为1000目，采用银浆印刷油墨。印刷完毕后先在常温下干燥，再放入120℃热台上干燥60分钟，即得到由网格保护的石墨烯膜变色电极。
由此得到的变色电极的透光率为49%，面电阻为100Ω/□。
（2）包含液态电解质单元的调光膜组装
将步骤1得到的变色电极单元，重复制备两个分别作为第一变色电极单元和第二变色电极单元。
造槽，在第一变色电极单元含有石墨烯膜的表面上粘附上一个框架胶，框架胶的尺寸为4cm*10cm,框架胶的厚度为300微米，由此形成一个深度与框架胶高度相等的凹槽；灌注，将液态电解质材料二乙基甲基-(2-甲氧乙基)铵基双(三氟甲磺酰基)酰亚胺(购买自Sigma-Aldrich)和250微米的玻璃微珠垫衬物颗粒混合均匀，取1.5ml滴于凹槽内，使其平铺在整个凹槽内；将第二变色电极单元的含有石墨烯膜的表面正对框架胶，贴敷在第一电极单元上，并由此挤出多余的液态电解质，同时第一变色电极单元和第二变色电极单元形成错位；密封，将框架胶的四周再次用环氧树脂密封材料密封；
（3）电极引出
在错位区域粘贴导电胶带，并在导电胶带上粘上金属条制成引出电极，由此器件制备完成。
所制备的调光膜器件，着色态时其透光率为10%，第一变色电极与第二变色电极之间加上5V驱动电压形成褪色态，其透光率为72%。
实施例
5
（1）包含粘结层的变色电极单元制备
前处理，将5cm*10cm PET膜放入150℃烘箱中，老化半小时；而后再将PET膜,放入O2 Plasma工作站March PX250处理，设定参数为150 W, 30 秒, O2气流: 80 sccm, 压强: 350 mTorr。
粘结层涂覆，将聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)分散在二甲醚中配制成质量浓度为5%的溶液，取1ml溶液滴在PET 基底的一端，然后使用线棒以200mm/s 的速度拉过分散液，其中，线棒中线的直径为2mm，在PET表面形成一层均匀的湿膜。湿膜在60℃，处理半小时，得到未完全干燥的聚甲基丙烯酸酯的薄膜。
石墨烯膜涂覆，将制备例中的石墨烯溶液加入N-甲基吡喏烷酮溶剂稀释为浓度0.75mg/ml。将混合液机械混合均匀1h，得到均匀分散的稳定的分散液。取1ml分散液滴在PET 基底的一端，然后使用线棒以200mm/s 的速度拉过分散液，其中，线棒中线的直径为2mm，在PET 表面形成一层均匀的湿膜。湿膜在80℃，烘干。经扫描探针显微镜测试石墨烯膜平均厚度约为4nm，按理想单层石墨烯厚度0.34nm计算，石墨烯膜中石墨烯的层数约为12层。
后处理，将不锈钢的辊筒以10m/min的速率压过掺杂处理后的石墨烯透明导电薄膜，压力调节为200psi，重复进行两次。
由此得到的变色电极的透光率为69%，面电阻为511Ω/□。
（2）包含液态电解质单元的调光膜组装
将步骤(1)得到的变色电极单元，重复制备两个分别作为第一变色电极单元和第二变色电极单元。
造槽，在第一变色电极单元含有石墨烯膜的表面上粘附上一个框架胶，框架胶的尺寸为4cm*10cm,框架胶的厚度为300微米，由此形成一个深度与框架胶高度相等的凹槽；灌注，将液态电解质材料二乙基甲基-(2-甲氧乙基)铵基双(三氟甲磺酰基)酰亚胺(购买自Sigma-Aldrich)和250微米的玻璃微珠垫衬物颗粒混合均匀，取1.5ml滴于凹槽内，使其平铺在整个凹槽内；将第二变色电极单元的含有石墨烯膜的表面正对框架胶，贴敷在第一电极单元上，并由此挤出多余的液态电解质，同时第一变色电极单元和第二变色电极单元形成错位；密封，将框架胶的四周再次用环氧树脂密封材料密封；
（3）电极引出
在错位区域粘贴导电胶带，并在导电胶带上粘上金属条制成引出电极，由此器件制备完成。
所制备的调光膜器件，着色态时其透光率为35%，第一变色电极与第二变色电极之间加上5V驱动电压形成褪色态，其透光率为75%。
实施例
6
（1）变色电极单元制备
前处理，将5cm*10cm PET放入150℃烘箱中，老化半小时；而后再将PET,放入O2 Plasma工作站March PX250处理，设定参数为150 W, 30 秒, O2气流: 80 sccm, 压强: 350 mTorr。
石墨烯膜涂覆，将制备例中的石墨烯溶液加入N-甲基吡喏烷酮溶剂稀释为浓度0.3mg/ml。将混合液机械混合均匀1h，得到均匀分散的稳定的分散液。取1ml分散液滴在PET 基底的一端，然后使用线棒以200mm/s 的速度拉过分散液，其中，线棒中线的直径为2mm，在PET 表面形成一层均匀的湿膜。湿膜在80℃，烘干。经扫描探针显微镜测试石墨烯膜平均厚度约为2.1nm，按理想单层石墨烯厚度0.34nm计算，石墨烯膜中石墨烯的层数约为6层。
后处理，将不锈钢的辊筒以10m/min的速率压过掺杂处理后的石墨烯透明导电薄膜，压力调节为200psi，重复进行两次。
由此得到的变色电极的透光率为80%，面电阻为800Ω/□。
（2）包含凝胶电解质单元的调光膜组装
将步骤(1)得到的变色电极单元，重复制备两个分别作为第一变色电极单元和第二变色电极单元。
将LiClO43H2O在120℃下真空干燥处理24小时得到无水的高氯酸锂；PMMA在80℃下真空干燥处理24小时；用4A分子筛对碳酸丙烯酯（PC）进行除水处理；将无水的高氯酸锂粉末加入到丙烯碳酸酯溶液中充分搅拌，配置成0.5~1mol/L的溶液，再向该溶液中加入溶液质量分数15%~30%PMMA树脂，充分搅拌溶解，制得透明的凝胶电解质。
取1ml凝胶电解质，涂在第一变色电极单元的石墨烯膜上的一端，然后使用线棒以200mm/s 的速度拉过凝胶电解质单元，其中，线棒中线的直径为2mm，在石墨烯膜表面形成一层均匀的凝胶电解质膜。
将第二变色电极单元的含有石墨烯膜的表面正对凝胶电解质单元，贴敷在第一电极单元上，同时第一变色电极单元和第二变色电极单元形成错位；将该雏形器件放入真空烘箱中，在50℃干燥处理10小时。
而后，通过环氧胶密封两个变色电极重合区域的四周，将调光膜器件密封。
（3）电极引出
在错位区域粘贴导电胶带，并在导电胶带上粘上金属条制成引出电极，由此器件制备完成。
所制备的调光膜器件，着色态时其透光率为60%，第一变色电极与第二变色电极之间加上4V驱动电压形成褪色态，其透光率为75%。
Claims (9)
1. 天然石墨烯费米能级调制的智能调光膜，其特征在于，从下至上依次设置：包含石墨烯膜的第一变色电极单元、电解质单元、包含石墨烯膜的第二变色电极单元；所述石墨烯膜是由天然石墨烯材料在透明衬底上平铺构成，所述天然石墨烯是指石墨烯的基本结构是在自然界中经过长期的地质演化而自然形成的石墨烯结构，包括天然石墨、煤炭、石油中存在的石墨烯结构；所述第一变色电极单元和第二变色电极单元错位设置，错位部分布有引出电极；所述电解质单元中嵌入垫衬物以防止上下电极单元接触；整个器件由封装材料封装。
2. 如权利要求1所述智能调光膜，其特征在于，所述石墨烯膜通过静电吸附电解质掺杂来调制其费米能级；所述石墨烯费米能级的调制实现石墨烯对特定能量光线的吸收率的改变。
3. 如权利要求1所述智能调光膜，其特征在于，所述包含石墨烯膜的变色电极单元至少由石墨烯膜、衬底组成,进一步还可以包含功能层；所述功能层包括:保护层、增透层、防眩光层、阻隔层、粘结层中的任意一种或其组合；所述石墨烯膜层数为1~200层，所述石墨烯膜的厚度为0.3~100nm；所述的透明衬底，包括柔性衬底、刚性衬底或其叠加。
4. 如权利要求1所述智能调光膜，其特征在于，所述电解质单元包括：固态无机电解质单元、液体电解质单元、固态聚合物电解质单元、凝胶电解质单元或前述电解质单元的组合。
5. 一种智能调光膜的制备方法，其特征在于：
（1）提供包含石墨烯膜的第一变色电极单元和包含石墨烯膜的第二变色电极单元；
（2）将包含石墨烯膜的第一变色电极单元和包含石墨烯膜的第二变色电极单元错位对置，在两个电极单元的对置区域部分设置电解质单元；
（3）在电极单元错位部分布置引出电极。
6. 如权利要求5所述调光膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）的具体实施方式为：将含有天然石墨烯的石墨、煤炭、石油，通过物理、化学或其组合方法剥离出其中的石墨烯，将石墨烯处理成可涂敷或印刷的分散液形式；将石墨烯分散液涂敷在第一透明衬底和第二透明衬底上形成包含石墨烯膜的第一变色电极单元和包含石墨烯膜的第二变色电极单元；可选地，在第一变色电极单元和第二变色电极单元的制备中加入功能层的涂覆、印刷或贴合；可选地，在任意涂覆或印刷操作之前，表面以及基底施以前处理；可选地，在任意涂覆或印刷操作之后，表面以及基底施以后处理。
7. 如权利要求5所述调光膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）可选的实施方式为：
涂敷，在第一变色电极单元或/和第二变色电极单元包含石墨烯膜的表面上涂敷混有垫衬物玻璃微珠的凝胶电解质单元，变色电极并不需要整版涂敷，而需要在变色电极上预留一个或两个边不涂敷；
贴合，将第一变色电极单元和第二变色电极单元包含石墨烯膜的面相向进行错位贴合；
封装，用封装材料将四周封装，使电解质单元与环境隔绝。
8. 如权利要求5所述调光膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）可选的实施方式为：
造槽，在第一变色电极单元含有石墨烯膜的表面上粘附上一个框架胶，框架胶的边界位于第一变色电极单元内，由此形成一个深度与框架胶高度相等的凹槽；
灌注，将液态电解质材料和垫衬物颗粒混合均匀，并将其灌注进入所形成的凹槽内，并使液态电解质在凹槽内平铺；
贴合，将第二变色电极单元含有石墨烯膜的表面正对框架胶，贴敷在第一变色电极单元上，并由此挤出多余的液态电解质，同时第一变色电极单元和第二变色电极单元形成错位；
密封，将框架胶的四周再次用密封材料环氧胶密封。
9. 如权利要求5所述调光膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）的实施方式为，在错位的位置即没有涂敷调光单元的部分涂敷上银浆粘接外电路导线，或者直接用导电胶带粘贴金属薄片，或者用金属U型薄片夹合在错位部分得以实施。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wang Yunxiang Inventor after: Liu Tengjiao Inventor after: Yang Shuwei Inventor after: Ren Xiaoqian Inventor after: Wang Shanshan Inventor before: Liu Tengjiao Inventor before: Li Likun Inventor before: Fan Jiangfeng |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20170704 Address after: 212210 Jiangsu province Yangzhong Qunying Industrial Zone Post Road No. 285 Applicant after: JINAGSU TIANGUAN CARBON NANOMATERIALS CO., LTD. Address before: 100195 Beijing city Haidian District Haidian District minzhuang Road No. 3 Yuquan Huigu Tsinghua Science Park Building No. 16 Applicant before: BEIJING SENMAY HONS TECHNOLOGY CO., LTD. Applicant before: JINAGSU TIANGUAN CARBON NANOMATERIALS CO., LTD. |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170104 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |