CN110133934B - 一种双稳态电致变色器件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种双稳态电致变色器件及其制备方法，器件从上至下依次包括第一ITO透明导电玻璃、电解液、WO3岛状纳米颗粒粗糙层和第二ITO透明导电玻璃；第一ITO透明导电玻璃和第二ITO透明导电玻璃的两个相对面为导电面，在导电面上，与电解液相邻的区域分别涂覆一层有MPTMs；第二ITO透明导电玻璃的MPTMs层上沉积有WO3岛状纳米颗粒粗糙层，WO3岛状纳米颗粒粗糙层为W、O和Ag的混合颗粒结构；电解液的周围设有绝缘垫片，绝缘垫片的上下两端分别粘合在第一ITO透明导电玻璃和第二ITO透明导电玻璃上。本发明的双稳态电致变色器件不仅能在透明态、镜态和黑态之间进行可逆变化，还能在去除电场或电流作用时维持良好的电化学和光学性能，比传统的电致变色器件更加节能。

Description

一种双稳态电致变色器件及其制备方法
技术领域
本发明属于电致变色材料与器件领域，特别涉及一种双稳态电致变色器件及其制备方法。
背景技术
电致变色是指在一定的电场或电流的作用下，材料的光学属性(反射率、透过率、吸收率等)发生稳定、可逆的颜色变化的现象，利用电致变色材料制备的器件称为电致变色器件。自从Deb于1969年研制出基于WO3的电致变色器件以来，由于其广阔的应用前景，如智能窗、后视镜、电致变色显示器等领域的广泛应用，引起了人们的极大的关注。但是通常情况下维持电致变色器件的变色状态需要连续施加电压，然而持续加压会消耗许多电能，因此维持电致变色器件的变色状态是非常重要的。
双稳态电致变色器件是指在外加电场或电流的作用下，器件内部发生电化学氧化还原反应，不仅外观上呈现为颜色等光学性能变化，并且这种性能变化在外加电场撤销时具有长效稳定性和记忆性。这种双稳状态对于新的光学设备、存储器以及节能智能窗口等应用方面具有广阔前景。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种不仅能在透明态、镜态和黑态之间进行可逆变化，还能在去除电场或电流作用时维持良好的电化学和光学性能，比传统的电致变色器件更加节能的双稳态电致变色器件。
本发明还提供了一种制备工艺简单，环境友好，成本低，能在建筑墙体、飞机舷窗、机场天棚采光玻璃等处可以对室内功耗起到明显的调节作用的双稳态电致变色器件制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种双稳态电致变色器件，从上至下依次包括第一ITO透明导电玻璃、电解液、WO3岛状纳米颗粒粗糙层和第二ITO透明导电玻璃；
第一ITO透明导电玻璃和第二ITO透明导电玻璃的两个相对面为导电面，在导电面上，与电解液相邻的区域分别涂覆一层有MPTMs；
第二ITO透明导电玻璃的MPTMs层上沉积有WO3岛状纳米颗粒粗糙层，WO3岛状纳米颗粒粗糙层为W、O和Ag的混合颗粒结构；
电解液的周围设有绝缘垫片，绝缘垫片的上下两端分别粘合在第一ITO透明导电玻璃和第二ITO透明导电玻璃上。
进一步地，所述的绝缘垫片为聚四氟乙烯或玻璃，厚度为20～600微米。
本发明的一种双稳态电致变色器件制备方法，包括以下步骤：
S1、对ITO透明导电玻璃进行处理：将ITO透明导电玻璃依次置于丙酮、乙醇和超纯水中超声清洗3～5min，除去其表面的灰尘及油脂；用等离子体清洗机在功率为5～8W的环境中处理3～5min；在室温下将ITO透明导电玻璃浸于MPTMS中0.5～2h，然后用乙醇清洗，去除杂质，放入烘箱烘干；
S2、采用射频磁控溅射技术在一个ITO透明导电玻璃导电表面沉积W、O和Ag混合组成的岛状纳米颗粒；
S3、配置电解液；
S4、将配置好的电解液封装在两个ITO透明导电玻璃的导电面之间。
进一步地，所述步骤S2中，使用射频磁控溅射技术在一个ITO透明导电玻璃导电表面沉积W、O和Ag混合组成的岛状纳米颗粒包括以下子步骤：
S21、进行磁控溅射：在纯度99.99％的钨金属靶上放置若干数量纯度为99.99％的银金属片，银片厚度为0.2～1.0mm，面积为0.25～1.0cm2，在钨金属靶上的放置位置为径向距离靶材中心0.25～0.75R范围内，并以靶材中心呈对称分布；ITO透明导电玻璃和钨金属靶的距离为75mm；衬底自转速率为10～25r/min；衬底加热温度为80～300℃；本底真空小于3.0×10-3Pa，氩气通入速率为30～90sccm，氧气通入速率为20～60sccm，工作压强为1.0×10-1～1.0Pa；射频功率源功率为100～250W；溅射时间为10～60min；镀膜完成后，形成分布均匀，直径约80～500nm的W、Ag和O混合岛状纳米颗粒；
S22、将步骤S21得到的导电表面沉积有WO3岛状纳米颗粒粗糙层的ITO透明导电玻璃放置在质量浓度为0.5～2.0M稀硝酸处理5-600s；
S23、使用去离子水清洗10～300s；
S24、使用高纯氮气枪将去离子水吹离，得到最终颗粒直径为80-400nm的岛状纳米颗粒粗糙层。
进一步地，所述步骤S3配置电解液的实现方法为：将0.3～2mmol硝酸银、0.1～2mmol氯化铜、0.5～4mmol四丁基溴化铵溶于1.0～4g聚乙烯缩丁醛和10～20g二甲基亚砜中，室温下搅拌0.5～3h；将0.3～2mmol硝酸银、0.1～2mmol氯化铜溶于5～20wt％的二甲基亚砜和20-65mmol的1-丁基-3乙基咪唑溴盐中，室温下搅拌0.5～2h，将两者混合配置成的电解液。
进一步地，所述步骤S3配置电解液的实现方法为：将0.3～2mmol硝酸银、0.1～2mmol氯化铜溶于1.0～4g聚乙烯缩丁醛、5～20wt％的二甲基亚砜和20～65mmol的1-丁基-3乙基咪唑溴盐中，室温下搅拌0.5～3h。
进一步地，所述步骤S4封装包括以下子步骤：
S41、根据第一ITO透明导电玻璃、电解液和第二ITO透明导电玻璃的尺寸和距离裁剪绝缘垫片，将裁剪的绝缘垫片用水清洁干净，并用高纯氮气吹干；
S42、将绝缘垫片固定在两个ITO透明导电玻璃之间，形成一定大小的工作区域；
S43、将配置好的电解液均匀注入在制备了岛状纳米颗粒结构层的ITO透明导电玻璃的岛状纳米颗粒结构层表面；
S44、用封装材料将电解液密封在两个ITO透明导电玻璃之间，形成电化学性能良好的双稳态电致变色器件。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种双稳态电致变色器件，该器件不仅能在透明态、镜态和黑态之间进行可逆变化，还能在去除电场或电流作用时维持良好的电化学和光学性能，比传统的电致变色器件更加节能。除此以外，器件制备工艺简单，环境友好，成本低，能在建筑墙体、飞机舷窗、机场天棚采光玻璃等处可以对室内功耗起到明显的调节作用。
附图说明
图1为本发明的双稳态电致变色器件的结构示意图；
图2为本发明的WO3岛状纳米颗粒粗糙的SEM图；
图3为本发明的双稳态电致变色器件的透过率曲线图；
图4为本发明的双稳态电致变色器件的响应时间图；
附图标记说明：1-第一ITO透明导电玻璃，2-MPTMs，3-电解液，4-绝缘垫片，5-WO3岛状纳米颗粒粗糙层，6-第二ITO透明导电玻璃。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明的一种双稳态电致变色器件，从上至下依次包括第一ITO透明导电玻璃1、电解液3、WO3岛状纳米颗粒粗糙层5和第二ITO透明导电玻璃6；
第一ITO透明导电玻璃1和第二ITO透明导电玻璃6的两个相对面为导电面，在导电面上，与电解液相邻的区域分别涂覆一层有MPTMs2；
第二ITO透明导电玻璃6的MPTMs层上沉积有WO3岛状纳米颗粒粗糙层5，WO3岛状纳米颗粒粗糙层5为W、O和Ag的混合颗粒结构；
电解液3的周围设有绝缘垫片4，绝缘垫片4的上下两端分别粘合在第一ITO透明导电玻璃1和第二ITO透明导电玻璃6上。
进一步地，所述的绝缘垫片4为聚四氟乙烯或玻璃，厚度为20～600微米。
实施例1
一种双稳态电致变色器件制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对ITO透明导电玻璃进行处理：将ITO透明导电玻璃依次置于丙酮、乙醇和超纯水中超声清洗3min，除去其表面的灰尘及油脂；用等离子体清洗机在功率为5W的环境中处理3min；在室温下将ITO透明导电玻璃浸于MPTMS中1h，然后用乙醇清洗，去除杂质，放入烘箱烘干；
S2、采用射频磁控溅射技术在一个ITO透明导电玻璃导电表面沉积W、O和Ag混合组成的岛状纳米颗粒；使用射频磁控溅射技术在一个ITO透明导电玻璃导电表面沉积W、O和Ag混合组成的岛状纳米颗粒包括以下子步骤：
S21、进行磁控溅射：在纯度99.99％的钨金属靶上放置若干数量纯度为99.99％的银金属片，银片厚度为0.2mm，面积为0.25cm2，在钨金属靶上的放置位置为径向距离靶材中心0.25R范围内，并以靶材中心呈对称分布；ITO透明导电玻璃和钨金属靶的距离为75mm；衬底自转速率为10r/min；衬底(即ITO透明导电玻璃)加热温度为80℃；本底真空小于3.0×10-3Pa，氩气通入速率为30sccm，氧气通入速率为20sccm，工作压强为1.0×10-1Pa；射频功率源功率为100W；溅射时间为10min；镀膜完成后，形成分布均匀，直径约80～500nm的W、Ag和O混合岛状纳米颗粒；
S22、将步骤S21得到的导电表面沉积有WO3岛状纳米颗粒粗糙层的ITO透明导电玻璃放置在质量浓度为0.5M稀硝酸处理45s，得到的纳米颗粒的SEM图如图2(b)所示；图2为纳米颗粒的SEM图，其中，图2(a)为不涂覆MPTS层的ITO透明导电玻璃表面直接沉积W、O和Ag混合组成的岛状纳米颗粒得到的SEM图，图2(b)为ITO透明导电玻璃表面涂覆MPTMS后再沉积W、O和Ag混合组成的岛状纳米颗粒得到的SEM图，二者均放置在质量浓度为0.5M稀硝酸处理45s。从图中可以看出，涂覆MPTMS对岛状纳米颗粒的颗粒形貌并无影响。在不影响颗粒外貌的情况下，在ITO透明导电玻璃表面涂覆一层MPTMs能够增加对Ag离子的吸附能力。
S23、使用去离子水清洗10s；
S24、使用高纯氮气枪将去离子水吹离，得到最终颗粒直径为80-400nm的岛状纳米颗粒粗糙层。
S3、配置电解液：将1mmol硝酸银、1mmol氯化铜、2.5mmol四丁基溴化铵溶于2.5g聚乙烯缩丁醛和15ml二甲基亚砜中，室温下搅拌1.5h；将1mmol硝酸银、1mmol氯化铜溶于10wt％的二甲基亚砜和45mmol的1-丁基-3乙基咪唑溴盐中，室温下搅拌1h；将两者混合配置成的电解液；
S4、将配置好的电解液封装在两个ITO透明导电玻璃的导电面之间；包括以下子步骤：
S41、根据第一ITO透明导电玻璃、电解液和第二ITO透明导电玻璃的尺寸和距离裁剪绝缘垫片，将裁剪的绝缘垫片用水清洁干净，并用高纯氮气吹干；
S42、将绝缘垫片固定在两个ITO透明导电玻璃之间，形成一定大小的工作区域；
S43、将配置好的电解液均匀注入在制备了岛状纳米颗粒结构层的ITO透明导电玻璃的岛状纳米颗粒结构层表面；
S44、用封装材料将电解液密封在两个ITO透明导电玻璃之间，形成电化学性能良好的双稳态电致变色器件。
在用MPTMs处理的第一ITO透明导电玻璃1上打两个孔，利用绝缘垫片将第一ITO透明导电玻璃1和第二ITO透明导电玻璃6封装，将配置好的电解液通过小孔注入两玻璃导电面之间，再用热封胶将小孔密封；将双稳态电致变色器件连接到直流电压源上，在第一ITO透明导电玻璃1电极表面加2.8V电压，即可得到黑色不透光态，在撤去电压0.5h内，颜色都能保持，在第二ITO透明导电玻璃6电极表面加压0.1V，黑色褪去呈透明态，随后电压加到3V时，可得到镜面反射态，电压撤去10min内，器件颜色保持不变，在第一ITO透明导电玻璃1电极表面加压0.1V，器件回到透明态，图3和图4分别为双稳态电致变色器件的透过率曲线图和器件响应时间图。
实施例2
一种双稳态电致变色器件制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对ITO透明导电玻璃进行处理：将ITO透明导电玻璃依次置于丙酮、乙醇和超纯水中超声清洗5min，除去其表面的灰尘及油脂；用等离子体清洗机在功率为7W的环境中处理5min；在室温下将ITO透明导电玻璃浸于MPTMS中2h，然后用乙醇清洗，去除杂质，放入烘箱烘干；
S2、采用射频磁控溅射技术在一个ITO透明导电玻璃导电表面沉积W、O和Ag混合组成的岛状纳米颗粒；使用射频磁控溅射技术在一个ITO透明导电玻璃导电表面沉积W、O和Ag混合组成的岛状纳米颗粒包括以下子步骤：
S21、进行磁控溅射：在纯度99.99％的钨金属靶上放置若干数量纯度为99.99％的银金属片，银片厚度为1.0mm，面积为1.0cm2，在钨金属靶上的放置位置为径向距离靶材中心0.75R范围内，并以靶材中心呈对称分布；ITO透明导电玻璃和钨金属靶的距离为75mm；衬底自转速率为25r/min；衬底加热温度为300℃；本底真空小于3.0×10-3Pa，氩气通入速率为90sccm，氧气通入速率为60sccm，工作压强为1.0Pa；射频功率源功率为250W；溅射时间为60min；镀膜完成后，形成分布均匀，直径约80～500nm的W、Ag和O混合岛状纳米颗粒；
S22、将步骤S21得到的导电表面沉积有WO3岛状纳米颗粒粗糙层的ITO透明导电玻璃放置在质量浓度为2.0M稀硝酸处理600s；
S23、使用去离子水清洗300s；
S24、使用高纯氮气枪将去离子水吹离，得到最终颗粒直径为80-400nm的岛状纳米颗粒粗糙层。
S3、配置电解液：将2mmol硝酸银、2mmol氯化铜、4mmol四丁基溴化铵溶于4g聚乙烯缩丁醛和20ml二甲基亚砜中，室温下搅拌3h；将2mmol硝酸银、2mmol氯化铜溶于20wt％的二甲基亚砜和65mmol的1-丁基-3乙基咪唑溴盐中，室温下搅拌2h；将两者混合配置成的电解液；
S4、将配置好的电解液封装在两个ITO透明导电玻璃的导电面之间。
在用MPTMs处理的第一ITO透明导电玻璃1上打两个孔，利用绝缘垫片将第一ITO透明导电玻璃1和第二ITO透明导电玻璃6封装，将配置好的电解液通过小孔注入两玻璃导电面之间，再用热封胶将小孔密封；将双稳态电致变色器件连接到直流电压源上，在第一ITO透明导电玻璃1电极表面加2.8V电压，即可得到黑色不透光态，在撤去电压0.5h内，颜色都能保持，在第二ITO透明导电玻璃6电极表面加压0.1V，黑色褪去呈透明态，随后电压加到3V时，可得到镜面反射态，电压撤去10min内，器件颜色保持不变，在第一ITO透明导电玻璃1电极表面加压0.1V，器件回到透明态。
实施例3
一种双稳态电致变色器件制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对ITO透明导电玻璃进行处理：将ITO透明导电玻璃依次置于丙酮、乙醇和超纯水中超声清洗4min，除去其表面的灰尘及油脂；用等离子体清洗机在功率为8W的环境中处理4min；在室温下将ITO透明导电玻璃浸于MPTMS中1.3h，然后用乙醇清洗，去除杂质，放入烘箱烘干；
S2、采用射频磁控溅射技术在一个ITO透明导电玻璃导电表面沉积W、O和Ag混合组成的岛状纳米颗粒；使用射频磁控溅射技术在一个ITO透明导电玻璃导电表面沉积W、O和Ag混合组成的岛状纳米颗粒包括以下子步骤：
S21、进行磁控溅射：在纯度99.99％的钨金属靶上放置若干数量纯度为99.99％的银金属片，银片厚度为0.6mm，面积为0.7cm2，在钨金属靶上的放置位置为径向距离靶材中心0.5R范围内，并以靶材中心呈对称分布；ITO透明导电玻璃和钨金属靶的距离为75mm；衬底自转速率为15r/min；衬底加热温度为150℃；本底真空小于3.0×10-3Pa，氩气通入速率为60sccm，氧气通入速率为40sccm，工作压强为0.5Pa；射频功率源功率为200W；溅射时间为30min；镀膜完成后，形成分布均匀，直径约80～500nm的W、Ag和O混合岛状纳米颗粒；
S22、将步骤S21得到的导电表面沉积有WO3岛状纳米颗粒粗糙层的ITO透明导电玻璃放置在质量浓度为1.3M稀硝酸处理5s；
S23、使用去离子水清洗150s；
S24、使用高纯氮气枪将去离子水吹离，得到最终颗粒直径为80-400nm的岛状纳米颗粒粗糙层。
S3、配置电解液：将0.3mmol硝酸银、0.1mmol氯化铜、0.5mmol四丁基溴化铵溶于1g聚乙烯缩丁醛和10ml二甲基亚砜中，室温下搅拌1.5h；将0.3mmol硝酸银、0.1mmol氯化铜溶于5wt％的二甲基亚砜和20mmol的1-丁基-3乙基咪唑溴盐中，室温下搅拌0.5h；将两者混合配置成的电解液；
S4、将配置好的电解液封装在两个ITO透明导电玻璃的导电面之间。
在用MPTMs处理的第一ITO透明导电玻璃1上打两个孔，利用绝缘垫片将第一ITO透明导电玻璃1和第二ITO透明导电玻璃6封装，将配置好的电解液通过小孔注入两玻璃导电面之间，再用热封胶将小孔密封；将双稳态电致变色器件连接到直流电压源上，在第一ITO透明导电玻璃1电极表面加2.8V电压，即可得到黑色不透光态，在撤去电压0.5h内，颜色都能保持，在第二ITO透明导电玻璃6电极表面加压0.1V，黑色褪去呈透明态，随后电压加到3V时，可得到镜面反射态，电压撤去10min内，器件颜色保持不变，在第一ITO透明导电玻璃1电极表面加压0.1V，器件回到透明态。
实施例4
一种双稳态电致变色器件制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对ITO透明导电玻璃进行处理：将ITO透明导电玻璃依次置于丙酮、乙醇和超纯水中超声清洗3min，除去其表面的灰尘及油脂；用等离子体清洗机在功率为5W的环境中处理3min；在室温下将ITO透明导电玻璃浸于MPTMS中0.5h，然后用乙醇清洗，去除杂质，放入烘箱烘干；
S2、采用射频磁控溅射技术在一个ITO透明导电玻璃导电表面沉积W、O和Ag混合组成的岛状纳米颗粒；使用射频磁控溅射技术在一个ITO透明导电玻璃导电表面沉积W、O和Ag混合组成的岛状纳米颗粒包括以下子步骤：
S21、进行磁控溅射：在纯度99.99％的钨金属靶上放置若干数量纯度为99.99％的银金属片，银片厚度为0.8mm，面积为0.5cm2，在钨金属靶上的放置位置为径向距离靶材中心0.7R范围内，并以靶材中心呈对称分布；ITO透明导电玻璃和钨金属靶的距离为75mm；衬底自转速率为20r/min；衬底加热温度为200℃；本底真空小于3.0×10-3Pa，氩气通入速率为80sccm，氧气通入速率为50sccm，工作压强为0.8Pa；射频功率源功率为150W；溅射时间为50min；镀膜完成后，形成分布均匀，直径约80～500nm的W、Ag和O混合岛状纳米颗粒；
S22、将步骤S21得到的导电表面沉积有WO3岛状纳米颗粒粗糙层的ITO透明导电玻璃放置在质量浓度为0.5M稀硝酸处理5s；
S23、使用去离子水清洗10s；
S24、使用高纯氮气枪将去离子水吹离，得到最终颗粒直径为80-400nm的岛状纳米颗粒粗糙层。
S3、配置电解液：将0.3mmol硝酸银、0.1mmol氯化铜溶于1.0g聚乙烯缩丁醛、5wt％的二甲基亚砜和20mmol的1-丁基-3乙基咪唑溴盐中，室温下搅拌0.5h；
S4、将配置好的电解液封装在两个ITO透明导电玻璃的导电面之间。
在用MPTMs处理的第一ITO透明导电玻璃1上打两个孔，利用绝缘垫片将第一ITO透明导电玻璃1和第二ITO透明导电玻璃6封装，将配置好的电解液通过小孔注入两玻璃导电面之间，再用热封胶将小孔密封；将双稳态电致变色器件连接到直流电压源上，在第一ITO透明导电玻璃1电极表面加2.8V电压，即可得到黑色不透光态，在撤去电压0.5h内，颜色都能保持，在第二ITO透明导电玻璃6电极表面加压0.1V，黑色褪去呈透明态，随后电压加到3V时，可得到镜面反射态，电压撤去10min内，器件颜色保持不变，在第一ITO透明导电玻璃1电极表面加压0.1V，器件回到透明态。
实施例5
一种双稳态电致变色器件制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对ITO透明导电玻璃进行处理：将ITO透明导电玻璃依次置于丙酮、乙醇和超纯水中超声清洗5min，除去其表面的灰尘及油脂；用等离子体清洗机在功率为7W的环境中处理5min；在室温下将ITO透明导电玻璃浸于MPTMS中1.8h，然后用乙醇清洗，去除杂质，放入烘箱烘干；
S2、采用射频磁控溅射技术在一个ITO透明导电玻璃导电表面沉积W、O和Ag混合组成的岛状纳米颗粒；使用射频磁控溅射技术在一个ITO透明导电玻璃导电表面沉积W、O和Ag混合组成的岛状纳米颗粒包括以下子步骤：
S21、进行磁控溅射：在纯度99.99％的钨金属靶上放置若干数量纯度为99.99％的银金属片，银片厚度为0.3mm，面积为0.4cm2，在钨金属靶上的放置位置为径向距离靶材中心0.3R范围内，并以靶材中心呈对称分布；ITO透明导电玻璃和钨金属靶的距离为75mm；衬底自转速率为15r/min；衬底加热温度为100℃；本底真空小于3.0×10-3Pa，氩气通入速率为40sccm，氧气通入速率为30sccm，工作压强为0.2Pa；射频功率源功率为150W；溅射时间为20min；镀膜完成后，形成分布均匀，直径约80～500nm的W、Ag和O混合岛状纳米颗粒；
S22、将步骤S21得到的导电表面沉积有WO3岛状纳米颗粒粗糙层的ITO透明导电玻璃放置在质量浓度为2.0M稀硝酸处理600s；
S23、使用去离子水清洗300s；
S24、使用高纯氮气枪将去离子水吹离，得到最终颗粒直径为80-400nm的岛状纳米颗粒粗糙层。
S3、配置电解液：将2.0mmol硝酸银、2mmol氯化铜溶于4g聚乙烯缩丁醛、20wt％的二甲基亚砜和65mmol的1-丁基-3乙基咪唑溴盐中，室温下搅拌3h；
S4、将配置好的电解液封装在两个ITO透明导电玻璃的导电面之间。
按需要剪切绝缘垫片，将绝缘垫片放置于第一ITO透明导电玻璃1和第二ITO透明导电玻璃6的导电面之间，并加热固定。将配置好的电解液注入两玻璃导电面之间，用紫外固化胶均匀涂覆在两玻璃边缘四周，并用紫外光照射固化。将双稳态电致变色器件连接到直流电压源上，在第一ITO透明导电玻璃1电极表面加2.8V电压，即可得到黑色不透光态，在撤去电压0.5h内，颜色都能保持，在第而ITO透明导电玻璃6电极表面加压0.1V，黑色褪去呈透明态，随后电压加到3V时，可得到镜面反射态，电压撤去10min内，器件颜色保持不变，在第一ITO透明导电玻璃1电极表面加压0.1V，器件回到透明态。
实施例6
一种双稳态电致变色器件制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对ITO透明导电玻璃进行处理：将ITO透明导电玻璃依次置于丙酮、乙醇和超纯水中超声清洗5min，除去其表面的灰尘及油脂；用等离子体清洗机在功率为8W的环境中处理4min；在室温下将ITO透明导电玻璃浸于MPTMS中0.9h，然后用乙醇清洗，去除杂质，放入烘箱烘干；
S2、采用射频磁控溅射技术在一个ITO透明导电玻璃导电表面沉积W、O和Ag混合组成的岛状纳米颗粒；使用射频磁控溅射技术在一个ITO透明导电玻璃导电表面沉积W、O和Ag混合组成的岛状纳米颗粒包括以下子步骤：
S2、采用射频磁控溅射技术在一个ITO透明导电玻璃导电表面沉积W、O和Ag混合组成的岛状纳米颗粒；使用射频磁控溅射技术在一个ITO透明导电玻璃导电表面沉积W、O和Ag混合组成的岛状纳米颗粒包括以下子步骤：
S21、进行磁控溅射：在纯度99.99％的钨金属靶上放置若干数量纯度为99.99％的银金属片，银片厚度为0.9mm，面积为0.9cm2，在钨金属靶上的放置位置为径向距离靶材中心0.7R范围内，并以靶材中心呈对称分布；ITO透明导电玻璃和钨金属靶的距离为75mm；衬底自转速率为20r/min；衬底加热温度为200℃；本底真空小于3.0×10-3Pa，氩气通入速率为80sccm，氧气通入速率为50sccm，工作压强为0.8Pa；射频功率源功率为200W；溅射时间为50min；镀膜完成后，形成分布均匀，直径约80～500nm的W、Ag和O混合岛状纳米颗粒；
S22、将步骤S21得到的导电表面沉积有WO3岛状纳米颗粒粗糙层的ITO透明导电玻璃放置在质量浓度为1.3M稀硝酸处理200s；
S23、使用去离子水清洗150s；
S24、使用高纯氮气枪将去离子水吹离，得到最终颗粒直径为80-400nm的岛状纳米颗粒粗糙层。
S3、配置电解液：将1.0mmol硝酸银、1.0mmol氯化铜溶于2.5g聚乙烯缩丁醛、13wt％的二甲基亚砜和50mmol的1-丁基-3乙基咪唑溴盐中，室温下搅拌1.5h；
S4、将配置好的电解液封装在两个ITO透明导电玻璃的导电面之间。
按需要剪切绝缘垫片，将绝缘垫片放置于第一ITO透明导电玻璃1和第二ITO透明导电玻璃6的导电面之间，并加热固定。将配置好的电解液注入两玻璃导电面之间，用紫外固化胶均匀涂覆在两玻璃边缘四周，并用紫外光照射固化。将双稳态电致变色器件连接到直流电压源上，在第一ITO透明导电玻璃1电极表面加2.8V电压，即可得到黑色不透光态，在撤去电压0.5h内，颜色都能保持，在第而ITO透明导电玻璃6电极表面加压0.1V，黑色褪去呈透明态，随后电压加到3V时，可得到镜面反射态，电压撤去10min内，器件颜色保持不变，在第一ITO透明导电玻璃1电极表面加压0.1V，器件回到透明态。
实施例7
S1、对ITO透明导电玻璃进行处理：将ITO透明导电玻璃依次置于丙酮、乙醇和超纯水中超声清洗3min，除去其表面的灰尘及油脂；用等离子体清洗机在功率为5W的环境中处理3min；在室温下将ITO透明导电玻璃浸于MPTMS中1.5h，然后用乙醇清洗，去除杂质，放入烘箱烘干；
S2、采用射频磁控溅射技术在一个ITO透明导电玻璃导电表面沉积W、O和Ag混合组成的岛状纳米颗粒；使用射频磁控溅射技术在一个ITO透明导电玻璃导电表面沉积W、O和Ag混合组成的岛状纳米颗粒包括以下子步骤：
S21、进行磁控溅射：在纯度99.99％的钨金属靶上放置若干数量纯度为99.99％的银金属片，银片厚度为0.6mm，面积为0.6cm2，在钨金属靶上的放置位置为径向距离靶材中心0.5R范围内，并以靶材中心呈对称分布；ITO透明导电玻璃和钨金属靶的距离为75mm；衬底自转速率为18r/min；衬底加热温度为150℃；本底真空小于3.0×10-3Pa，氩气通入速率为75sccm，氧气通入速率为40sccm，工作压强为0.5Pa；射频功率源功率为150W；溅射时间为40min；镀膜完成后，形成分布均匀，直径约80～500nm的W、Ag和O混合岛状纳米颗粒；
S22、将步骤S21得到的导电表面沉积有WO3岛状纳米颗粒粗糙层的ITO透明导电玻璃放置在质量浓度为1.5M稀硝酸处理500s；
S23、使用去离子水清洗150s；
S24、使用高纯氮气枪将去离子水吹离，得到最终颗粒直径为80-400nm的岛状纳米颗粒粗糙层。
S3、配置电解液：将1.5mmol硝酸银、1.5mmol氯化铜、3mmol四丁基溴化铵溶于3g聚乙烯缩丁醛和16g二甲基亚砜中，室温下搅拌2.5h；将1.5mmol硝酸银、1.5mmol氯化铜溶于15wt％的二甲基亚砜和50mmol的1-丁基-3乙基咪唑溴盐中，室温下搅拌1.5h；将两者混合配置成的电解液；
S4、将配置好的电解液封装在两个ITO透明导电玻璃的导电面之间；包括以下子步骤：
按需要剪切绝缘垫片，将绝缘垫片放置于第一ITO透明导电玻璃1和第二ITO透明导电玻璃6的导电面之间，并加热固定。将配置好的电解液注入两玻璃导电面之间，用紫外固化胶均匀涂覆在两玻璃边缘四周，并用紫外光照射固化。将双稳态电致变色器件连接到直流电压源上，在第一ITO透明导电玻璃1电极表面加2.8V电压，即可得到黑色不透光态，在撤去电压0.5h内，颜色都能保持，在第而ITO透明导电玻璃6电极表面加压0.1V，黑色褪去呈透明态，随后电压加到3V时，可得到镜面反射态，电压撤去10min内，器件颜色保持不变，在第一ITO透明导电玻璃1电极表面加压0.1V，器件回到透明态。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种双稳态电致变色器件，其特征在于，从上至下依次包括第一ITO透明导电玻璃(1)、电解液(3)、WO3岛状纳米颗粒粗糙层(5)和第二ITO透明导电玻璃(6)；
第一ITO透明导电玻璃(1)和第二ITO透明导电玻璃(6)的两个相对面为导电面，在导电面上，与电解液相邻的区域分别涂覆一层有MPTMs(2)；
第二ITO透明导电玻璃(6)的MPTMs层上沉积有WO3岛状纳米颗粒粗糙层(5)，WO3岛状纳米颗粒粗糙层(5)为W、O和Ag的混合颗粒结构；
电解液(3)的周围设有绝缘垫片(4)，绝缘垫片(4)的上下两端分别粘合在第一ITO透明导电玻璃(1)和第二ITO透明导电玻璃(6)上。
2.根据权利要求1所述的双稳态电致变色器件，其特征在于，所述的绝缘垫片(4)为聚四氟乙烯或玻璃，厚度为20～600微米。
3.一种双稳态电致变色器件制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对ITO透明导电玻璃进行处理：将ITO透明导电玻璃依次置于丙酮、乙醇和超纯水中超声清洗3～5min，除去其表面的灰尘及油脂；用等离子体清洗机在功率为5～8W的环境中处理3～5min；在室温下将ITO透明导电玻璃浸于MPTMS中0.5～2h，然后用乙醇清洗，去除杂质，放入烘箱烘干；
S2、采用射频磁控溅射技术在一个ITO透明导电玻璃导电表面沉积W、O和Ag混合组成的岛状纳米颗粒；
S3、配置电解液；配置电解液的实现方法为：
将0.3～2mmol硝酸银、0.1～2mmol氯化铜、0.5～4mmol四丁基溴化铵溶于1.0～4g聚乙烯缩丁醛和10～20g二甲基亚砜中，室温下搅拌0.5～3h；将0.3～2mmol硝酸银、0.1～2mmol氯化铜溶于5～20wt％的二甲基亚砜和20-65mmol的1-丁基-3乙基咪唑溴盐中，室温下搅拌0.5～2h，将两者混合配置成的电解液；
或者将0.3～2mmol硝酸银、0.1～2mmol氯化铜溶于1.0～4g聚乙烯缩丁醛、5～20wt％的二甲基亚砜和20～65mmol的1-丁基-3乙基咪唑溴盐中，室温下搅拌0.5～3h；
S4、将配置好的电解液封装在两个ITO透明导电玻璃的导电面之间。
4.根据权利要求3所述的双稳态电致变色器件制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，使用射频磁控溅射技术在一个ITO透明导电玻璃导电表面沉积W、O和Ag混合组成的岛状纳米颗粒包括以下子步骤：
S21、进行磁控溅射：在纯度99.99％的钨金属靶上放置若干数量纯度为99.99％的银金属片，银片厚度为0.2～1.0mm，面积为0.25～1.0cm2，在钨金属靶上的放置位置为径向距离靶材中心0.25～0.75R范围内，并以靶材中心呈对称分布；ITO透明导电玻璃和钨金属靶的距离为75mm；衬底自转速率为10～25r/min；衬底加热温度为80～300℃；本底真空小于3.0×10-3Pa，氩气通入速率为30～90sccm，氧气通入速率为20～60sccm，工作压强为1.0×10-1～1.0Pa；射频功率源功率为100～250W；溅射时间为10～60min；镀膜完成后，形成分布均匀，直径80～500nm的W、Ag和O混合岛状纳米颗粒；
S22、将步骤S21得到的导电表面沉积有WO3岛状纳米颗粒粗糙层的ITO透明导电玻璃放置在质量浓度为0.5～2.0M稀硝酸处理5-600s；
S23、使用去离子水清洗10～300s；
S24、使用高纯氮气枪将去离子水吹离，得到最终颗粒直径为80-400nm的岛状纳米颗粒粗糙层。
5.根据权利要求3所述的双稳态电致变色器件制备方法，其特征在于，所述步骤S4封装包括以下子步骤：
S41、根据第一ITO透明导电玻璃、电解液和第二ITO透明导电玻璃的尺寸和距离裁剪绝缘垫片，将裁剪的绝缘垫片用水清洁干净，并用高纯氮气吹干；
S42、将绝缘垫片固定在两个ITO透明导电玻璃之间；
S43、将配置好的电解液均匀注入在制备了岛状纳米颗粒结构层的ITO透明导电玻璃的岛状纳米颗粒结构层表面；
S44、用封装材料将电解液密封在两个ITO透明导电玻璃之间，形成电化学性能良好的双稳态电致变色器件。
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