CN110512171A - 一种由黄到绿快速响应电致变色薄膜的制备方法及应用 - Google Patents

一种由黄到绿快速响应电致变色薄膜的制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

一种由黄到绿快速响应电致变色薄膜的制备方法及应用，它涉及一种电致变色薄膜的制备方法及应用。本发明的目的是要解决氧化钨电致变色材料在着色态时为深蓝色，褪色态时为透明，颜色体系不丰富和由其组装的电致变色器件颜色体系不丰富，限制了电致变色器件应用的问题。由黄到绿快速响应电致变色薄膜的制备方法：一、对多孔膜基底进行溅射打磨；二、制备镀金多孔膜；三、沉积电致变色薄膜。一种由黄到绿快速响应电致变色薄膜用于组装电致变色器件。利用氧化钨薄膜或氧化钼薄膜的变色效果复合黄色背底，通过复合显色原理实现黄色绿色的转变，相比有机物电致变色材料，可实现稳定性高，耐紫外辐照，工艺简单。本发明适用于制备电致变色器件。

Description

一种由黄到绿快速响应电致变色薄膜的制备方法及应用
技术领域
本发明涉及一种电致变色薄膜的制备方法及应用。
背景技术
电致变色是指在外加电压的作用下，材料的价态与化学组分发生可逆变化，使得材料的发射特性发生可逆改变的现象，在外观上表现为材料颜色和透明度的可逆变化。具有电致变色现象的材料称为电致变色材料。
电致变色材料包括部分过渡金属氧化物如氧化镍、氧化钨、氧化钽等，以及有机电致变色材料如聚苯胺，聚噻吩，紫罗精等。由电致变色材料组装成的电致变色变色器件已经有了广泛的应用，如电致变色节能窗、防眩目后视镜、飞机舷窗等。并伪装、航天等方面上有很大的应用潜力。
通常氧化钨电致变色材料在着色态时为深蓝色，褪色态时为透明，颜色体系不丰富，因此，由氧化钨电致变色材料组装的电致变色器件颜色体系不丰富，限制了电致变色器件的应用范围。
发明内容
本发明的目的是要解决氧化钨电致变色材料在着色态时为深蓝色，褪色态时为透明，颜色体系不丰富和由其组装的电致变色器件颜色体系不丰富，限制了电致变色器件应用的问题，而提供一种由黄到绿快速响应电致变色薄膜的制备方法及应用。
一种由黄到绿快速响应电致变色薄膜的制备方法，是按以下步骤完成的：
一、利用离子溅射仪对多孔膜基底进行溅射打磨，得到处理后的多孔膜基底；
二、制备镀金多孔膜：
将处理后的多孔膜基底置于物理气相沉积设备中，再在处理后的多孔膜基底上沉积金膜，得到镀金多孔膜；
三、沉积电致变色薄膜：
将镀金多孔膜置于物理气相沉积设备中，再在镀金多孔膜上沉积电致变色薄膜，得到由黄到绿快速响应电致变色薄膜。
一种由黄到绿快速响应电致变色薄膜用于组装电致变色器件。
本发明的原理及优点：
一、本发明利用氧化钨薄膜或氧化钼薄膜在着色态时为深蓝色，褪色态时为透明的特性实现了黄色到绿色的转变，利用氧化钨薄膜或氧化钼薄膜的变色效果复合黄色背底，通过复合显色原理实现黄色绿色的转变，相比有机物电致变色材料，可实现稳定性高，耐紫外辐照，工艺简单，在显示领域有重要的应用；
二、本发明制备的由黄到绿快速响应电致变色薄膜的着色时间为1s～2s，褪色时间为0.9s～2.82s；
三、本发明制备的电致变色器件的着色时间为1s～2.2s，褪色时间为1s～3s。
本发明适用于制备电致变色器件。
附图说明
图1为实施例一步骤一中尼龙66膜的SEM图；
图2为实施例一步骤二得到的镀金多孔膜的SEM图；
图3为实施例一步骤三得到的由黄到绿快速响应电致变色薄膜的SEM图；
图4为实施例二制备的电致变色器件着色时的数码照片图；
图5为实施例二制备的电致变色器件褪色时的数码照片图；
图6为实施例二制备的电致变色器件的可见近红外波段的积分球反射光谱图，图中1为着色曲线，2为褪色曲线。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式是一种由黄到绿快速响应电致变色薄膜的制备方法是按以下步骤完成的：
一、利用离子溅射仪对多孔膜基底进行溅射打磨，得到处理后的多孔膜基底；
二、制备镀金多孔膜：
将处理后的多孔膜基底置于物理气相沉积设备中，再在处理后的多孔膜基底上沉积金膜，得到镀金多孔膜；
三、沉积电致变色薄膜：
将镀金多孔膜置于物理气相沉积设备中，再在镀金多孔膜上沉积电致变色薄膜，得到由黄到绿快速响应电致变色薄膜。
本实施方式的原理及优点：
一、本实施方式利用氧化钨薄膜或氧化钼薄膜在着色态时为深蓝色，褪色态时为透明的特性实现了黄色到绿色的转变，利用氧化钨薄膜或氧化钼薄膜的变色效果复合黄色背底，通过复合显色原理实现黄色绿色的转变，相比有机物电致变色材料，可实现稳定性高，耐紫外辐照，工艺简单，在显示领域有重要的应用；
二、本实施方式制备的由黄到绿快速响应电致变色薄膜的着色时间为1s～2s，褪色时间为0.9s～2.82s；
三、本实施方式制备的电致变色器件的着色时间为1s～2.2s，褪色时间为1s～3s。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一中所述的多孔膜基底为尼龙66膜、PET膜或PDMS膜。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤一中所述的溅射打磨的次数为10次～20次，每次溅射打磨的时间为2min～4min；溅射打磨的电压为200V～1000V。其它步骤与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤二中所述的金膜的厚度为20nm～400nm。其它步骤与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤二中所述的物理气相沉积设备为磁控溅射仪或电子束蒸发仪。其它步骤与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤三中所述的电致变色薄膜的厚度为50nm～1000nm。其它步骤与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：步骤三中所述的物理气相沉积设备为磁控溅射仪或电子束蒸发仪。其它步骤与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：步骤三中所述的电致变色薄膜为氧化钨薄膜或氧化钼薄膜。其它步骤与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式是：一种由黄到绿快速响应电致变色薄膜用于组装电致变色器件。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式九的不同点是：一种由黄到绿快速响应电致变色薄膜用于组装电致变色器件是按以下步骤完成的：
一、制备电解液：
将锂盐溶解到碳酸丙烯酯中，得到电解液；
二、变色薄膜着色：
以Ag电极为参比电极，以Pt电极为对电极，以由黄到绿快速响应电致变色薄膜为工作电极，将参比电极、对电极和工作电极分别浸入到电解液中，并与电化学工作站连接，再在-0.5V～-5V下着色处理，得到着色后的电致变色薄膜；
三、涂覆电解液：
取两片着色后的电致变色薄膜，将两片着色后的电致变色薄膜的未着色面相邻设置，再在其中一片着色后的电致变色薄膜未着色面涂覆电解液或在两片着色后的电致变色薄膜未着色面均涂覆电解液；
四、器件的封装：
首先将两片PE膜分别覆盖到两片着色后的电致变色薄膜的沉积面，然后将两片PET膜分别覆盖到两片PE膜上，再在150℃～200℃下热压封装，最后揭掉两片PET膜，得到电致变色器件。其它步骤与具体实施方式九相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式九至十的不同点是：步骤一中所述的锂盐为LiClO4或LiPF6。其它步骤与具体实施方式九至十相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式九至十一的不同点是：步骤一中所述的电解液中锂盐的浓度为0.1mol/L～2mol/L。其它步骤与具体实施方式九至十一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式九至十二的不同点是：步骤二中所述的着色处理时间为1s～200s。其它步骤与具体实施方式九至十二相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：一种由黄到绿快速响应电致变色薄膜的制备方法，是按以下步骤完成的：
一、利用离子溅射仪对尼龙66膜进行溅射打磨，得到处理后的多孔膜基底；
步骤一中所述的溅射打磨的次数为10次，每次溅射打磨的时间为3min；溅射打磨的电压为200V；
二、制备镀金多孔膜：
将处理后的多孔膜基底置于磁控溅射仪中，再在处理后的多孔膜基底上沉积金膜，得到镀金多孔膜；
步骤二中所述的金膜的厚度为20nm；
三、沉积电致变色薄膜：
将镀金多孔膜置于磁控溅射仪中，再在镀金多孔膜上沉积氧化钨薄膜，得到由黄到绿快速响应电致变色薄膜；
步骤三中所述的电致变色薄膜的厚度为50nm。
实施例一制备的由黄到绿快速响应电致变色薄膜的着色时间为1s，褪色时间为0.9s。
图1为实施例一步骤一中尼龙66膜的SEM图；
从图1可知，尼龙66膜是一种具有一定孔径的纤维构成的网状结构，为锂离子的嵌入和脱出提供通道。
图2为实施例一步骤二得到的镀金多孔膜的SEM图；
从图2可知，镀金之后的尼龙66膜的孔径减小。
图3为实施例一步骤三得到的由黄到绿快速响应电致变色薄膜的SEM图；
从图3可知，实施例一步骤三得到的由黄到绿快速响应电致变色薄膜与尼龙66膜相比，孔径减小且纤维变粗，但仍能看到明显的多孔结构。
实施例二：利用实施例一制备的由黄到绿快速响应电致变色薄膜用于组装电致变色器件是按以下步骤完成的：
一、制备电解液：
将LiClO4溶解到碳酸丙烯酯中，得到电解液；
步骤一中所述的电解液中锂盐的浓度为0.1mol/L；
二、变色薄膜着色：
以Ag电极为参比电极，以Pt电极为对电极，以由黄到绿快速响应电致变色薄膜为工作电极，将参比电极、对电极和工作电极分别浸入到电解液中，并与电化学工作站连接，再在-0.5V下着色处理10s，得到着色后的电致变色薄膜；
三、涂覆电解液：
取两片着色后的电致变色薄膜，将两片着色后的电致变色薄膜的未着色面相邻设置，再在其中一片着色后的电致变色薄膜未着色面涂覆电解液；
四、器件的封装：
首先将两片PE膜分别覆盖到两片着色后的电致变色薄膜的沉积面，然后将两片PET膜分别覆盖到两片PE膜上，再在180℃下热压封装，最后揭掉两片PET膜，得到电致变色器件。
实施例二制备的电致变色器件的着色时间为1s，褪色时间为2.82s。
图4为实施例二制备的电致变色器件着色时的数码照片图；
从图4可以清楚地看到绿色。
图5为实施例二制备的电致变色器件褪色时的数码照片图；
从图5可以看到褪色效果很好，器件颜色呈现黄色。
图6为实施例二制备的电致变色器件的可见近红外波段的积分球反射光谱图，图中1为着色曲线，2为褪色曲线。
从图6可以发现随着施加负电压的增大，器件的反射率越低，绿色会更绿，褪色时的反射率很高，黄色更黄。
实施例三：一种由黄到绿快速响应电致变色薄膜的制备方法，是按以下步骤完成的：
一、利用离子溅射仪对尼龙66膜进行溅射打磨，得到处理后的多孔膜基底；
步骤一中所述的溅射打磨的次数为10次，每次溅射打磨的时间为3min；溅射打磨的电压为600V；
二、制备镀金多孔膜：
将处理后的多孔膜基底置于磁控溅射仪中，再在处理后的多孔膜基底上沉积金膜，得到镀金多孔膜；
步骤二中所述的金膜的厚度为200nm；
三、沉积电致变色薄膜：
将镀金多孔膜置于磁控溅射仪中，再在镀金多孔膜上沉积氧化钨薄膜，得到由黄到绿快速响应电致变色薄膜；
步骤三中所述的电致变色薄膜的厚度为600nm。
实施例三制备的由黄到绿快速响应电致变色薄膜的着色时间为1.5s，褪色时间为2s。
实施例四：利用实施例三制备的由黄到绿快速响应电致变色薄膜用于组装电致变色器件是按以下步骤完成的：
一、制备电解液：
将LiPF6溶解到碳酸丙烯酯中，得到电解液；
步骤一中所述的电解液中锂盐的浓度为1mol/L；
二、变色薄膜着色：
以Ag电极为参比电极，以Pt电极为对电极，以由黄到绿快速响应电致变色薄膜为工作电极，将参比电极、对电极和工作电极分别浸入到电解液中，并与电化学工作站连接，再在-1V下着色处理10s，得到着色后的电致变色薄膜；
三、涂覆电解液：
取两片着色后的电致变色薄膜，将两片着色后的电致变色薄膜的未着色面相邻设置，再在两片着色后的电致变色薄膜未着色面涂覆电解液；
四、器件的封装：
首先将两片PE膜分别覆盖到两片着色后的电致变色薄膜的沉积面，然后将两片PET膜分别覆盖到两片PE膜上，再在180℃下热压封装，最后揭掉两片PET膜，得到电致变色器件。
实施例四制备的电致变色器件的着色时间为2s，褪色时间为2.5s。
实施例五：一种由黄到绿快速响应电致变色薄膜的制备方法，是按以下步骤完成的：
一、利用离子溅射仪对尼龙66膜进行溅射打磨，得到处理后的多孔膜基底；
步骤一中所述的溅射打磨的次数为10次，每次溅射打磨的时间为3min；溅射打磨的电压为1000V；
二、制备镀金多孔膜：
将处理后的多孔膜基底置于电子束蒸发仪中，再在处理后的多孔膜基底上沉积金膜，得到镀金多孔膜；
步骤二中所述的金膜的厚度为400nm；
三、沉积电致变色薄膜：
将镀金多孔膜置于电子束蒸发仪中，再在镀金多孔膜上沉积氧化钨薄膜，得到由黄到绿快速响应电致变色薄膜；
步骤三中所述的电致变色薄膜的厚度为1000nm。
实施例五制备的由黄到绿快速响应电致变色薄膜的着色时间为1.5s，褪色时间为2.5s。
实施例六：利用实施例五制备的由黄到绿快速响应电致变色薄膜用于组装电致变色器件是按以下步骤完成的：
一、制备电解液：
将LiPF6溶解到碳酸丙烯酯中，得到电解液；
步骤一中所述的电解液中锂盐的浓度为2mol/L；
二、变色薄膜着色：
以Ag电极为参比电极，以Pt电极为对电极，以由黄到绿快速响应电致变色薄膜为工作电极，将参比电极、对电极和工作电极分别浸入到电解液中，并与电化学工作站连接，再在-2V下着色处理10s，得到着色后的电致变色薄膜；
三、涂覆电解液：
取两片着色后的电致变色薄膜，将两片着色后的电致变色薄膜的未着色面相邻设置，再在其中一片着色后的电致变色薄膜未着色面涂覆电解液；
四、器件的封装：
首先将两片PE膜分别覆盖到两片着色后的电致变色薄膜的沉积面，然后将两片PET膜分别覆盖到两片PE膜上，再在180℃下热压封装，最后揭掉两片PET膜，得到电致变色器件。
实施例六制备的电致变色器件的着色时间为1.6s，褪色时间为2s。

Claims (13)

1.一种由黄到绿快速响应电致变色薄膜的制备方法，其特征在于一种由黄到绿快速响应电致变色薄膜的制备方法是按以下步骤完成的：
一、利用离子溅射仪对多孔膜基底进行溅射打磨，得到处理后的多孔膜基底；
二、制备镀金多孔膜：
将处理后的多孔膜基底置于物理气相沉积设备中，再在处理后的多孔膜基底上沉积金膜，得到镀金多孔膜；
三、沉积电致变色薄膜：
将镀金多孔膜置于物理气相沉积设备中，再在镀金多孔膜上沉积电致变色薄膜，得到由黄到绿快速响应电致变色薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种由黄到绿快速响应电致变色薄膜的制备方法，其特征在于步骤一中所述的多孔膜基底为尼龙66膜、PET膜或PDMS膜。
3.根据权利要求1所述的一种由黄到绿快速响应电致变色薄膜的制备方法，其特征在于步骤一中所述的溅射打磨的次数为10次～20次，每次溅射打磨的时间为2min～4min；溅射打磨的电压为200V～1000V。
4.根据权利要求1所述的一种由黄到绿快速响应电致变色薄膜的制备方法，其特征在于步骤二中所述的金膜的厚度为20nm～400nm。
5.根据权利要求1所述的一种由黄到绿快速响应电致变色薄膜的制备方法，其特征在于步骤二中所述的物理气相沉积设备为磁控溅射仪或电子束蒸发仪。
6.根据权利要求1所述的一种由黄到绿快速响应电致变色薄膜的制备方法，其特征在于步骤三中所述的电致变色薄膜的厚度为50nm～1000nm。
7.根据权利要求1所述的一种由黄到绿快速响应电致变色薄膜的制备方法，其特征在于步骤三中所述的物理气相沉积设备为磁控溅射仪或电子束蒸发仪。
8.根据权利要求1所述的一种由黄到绿快速响应电致变色薄膜的制备方法，其特征在于步骤三中所述的电致变色薄膜为氧化钨薄膜或氧化钼薄膜。
9.如权利要求1所述的一种由黄到绿快速响应电致变色薄膜的应用，其特征在于一种由黄到绿快速响应电致变色薄膜用于组装电致变色器件。
10.根据权利要求9所述的一种由黄到绿快速响应电致变色薄膜的应用，其特征在于一种由黄到绿快速响应电致变色薄膜用于组装电致变色器件是按以下步骤完成的：
一、制备电解液：
将锂盐溶解到碳酸丙烯酯中，得到电解液；
二、变色薄膜着色：
以Ag电极为参比电极，以Pt电极为对电极，以由黄到绿快速响应电致变色薄膜为工作电极，将参比电极、对电极和工作电极分别浸入到电解液中，并与电化学工作站连接，再在-0.5V～-5V下着色处理，得到着色后的电致变色薄膜；
三、涂覆电解液：
取两片着色后的电致变色薄膜，将两片着色后的电致变色薄膜的未着色面相邻设置，再在其中一片着色后的电致变色薄膜未着色面涂覆电解液或在两片着色后的电致变色薄膜未着色面均涂覆电解液；
四、器件的封装：
首先将两片PE膜分别覆盖到两片着色后的电致变色薄膜的沉积面，然后将两片PET膜分别覆盖到两片PE膜上，再在150℃～200℃下热压封装，最后揭掉两片PET膜，得到电致变色器件。
11.根据权利要求10所述的利用由黄到绿快速响应电致变色薄膜组装电致变色器件的方法，其特征在于步骤一中所述的锂盐为LiClO4或LiPF6。
12.根据权利要求10所述的利用由黄到绿快速响应电致变色薄膜组装电致变色器件的方法，其特征在于步骤一中所述的电解液中锂盐的浓度为0.1mol/L～2mol/L。
13.根据权利要求10所述的利用由黄到绿快速响应电致变色薄膜组装电致变色器件的方法，其特征在于步骤二中所述的着色处理时间为1s～200s。
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