CN111025812B - 一种基于金属电沉积的电致变发射率器件及制备方法 - Google Patents

一种基于金属电沉积的电致变发射率器件及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于金属电沉积的电致变发射率器件及制备方法，该器件从上到下依次包括工作电极、电解质层和对电极；工作电极包括基片和金属薄膜，基片的下侧沉积有金属薄膜；电解质层包括多孔隔膜和电解质，电解质浸润在所述多孔隔膜中；电解质包括含金属离子的电致变色材料和溶剂，所述金属离子为能够实现可逆电沉积和溶解的金属离子且所述金属离子的金属与所述金属薄膜用金属不同；该制备方法包括选择基片并清洗、干燥；在基片一侧沉积金属薄膜；制备电解质层；制备对电极；组装，本发明提供的器件能耗低、结构简单、发射率变化幅度大、宽波段和变化均匀；本发明提供的制备方法工艺简单，制备周期短，可用于工业化生产。

Description

一种基于金属电沉积的电致变发射率器件及制备方法
技术领域
本发明涉及电致变发射率器件技术领域，尤其是一种基于金属电沉积的电致变发射率器件及制备方法。
背景技术
红外伪装主要指消除、减小、改变或模拟目标与背景之间在热红外的两个大气窗口波段(3～5μm和7.5～13μm)辐射特性的差别，以应对热红外探测。目前，在目标表面覆盖传统的红外低发射率涂层是实现红外伪装最为常见的方式，该类涂层在红外波段具有较低的发射率。但是，在不同的时段，由于外界环境的变化，导致环境与伪装器材红外特征信号变化上的差异，会出现较为明显的可被侦察概率。因此，开发能主动适应环境的智能热红外器件是伪装技术发展的重要趋势。
智能红外伪装技术又称为自适应热红外伪装技术，是指通过一定的技术方法，使被探测目标的红外辐射特性能够随环境的红外辐射特性自动发生相应调整，实现目标与环境红外辐射特性的统一，消除目标与背景的红外探测特性差异，从而得以实现红外伪装。根据史蒂芬-玻尔兹曼定律，自适应红外伪装技术可以分为基于表面温度控制的热红外自适应伪装技术和基于表面发射率调控的热红外自适应伪装技术。基于表面温度控制的热红外自适应伪装技术主要包括通过热电材料直接对物体表面进行升温和降温和通过将不同温度的液体注入微流控系统来控制物体表面的温度两种方式。而基于表面发射率调控的热红外自适应伪装技术主要包括通过离子嵌入/脱嵌氧化物，通过离子掺杂导电聚合物或者通过温度调控材料相变这三种方式来实现发射率的变化。
而热电片表面控温技术耗能巨大且会产生大量余热，因此需要庞大的供电功率并且堆积的热量无法耗散；将不同温度的液体注入微流控系统的表面控温技术则具有管路设计复杂，需额外加热、冷却和存储液体的设备等缺陷；基于离子嵌入/脱嵌氧化物或掺杂导电聚合物调控的变发射率器件发射率变化范围不大(<0.5)，且发射率的调控波段较窄，较难实现在热红外波段的两个大气窗口同时实现调控；基于热致相变的变发射率器件发射率较难实现渐变和实时调控。因此，亟需找到能降低能耗，发射率变化幅度大，宽波段，且变化均匀的新型热红外自适应伪装技术。
发明内容
本发明提供一种基于金属电沉积的电致变发射率器件及制备方法，用于克服现有技术中能耗高、结构复杂、发射率变化幅度小、波段窄和变化不均匀等缺陷，实现能耗低、结构简单、发射率变化幅度大、宽波段和变化均匀。
为实现上述目的，本发明提出一种基于金属电沉积的电致变发射率器件，从上到下依次包括工作电极、电解质层和对电极；
所述工作电极包括基片和金属薄膜，所述基片的下侧沉积有金属薄膜；
所述电解质层包括多孔隔膜和电解质，所述电解质浸润在所述多孔隔膜中；所述电解质包括含金属离子的电致变色材料和溶剂，所述金属离子为能够实现可逆电沉积和溶解的金属离子且所述金属离子的金属与所述金属薄膜用金属不同。
为实现上述目的，本发明还提出一种基于金属电沉积的电致变发射率器件的制备方法，包括以下步骤：
S1：选择基片，并对基片进行清洗、干燥；
S2：在干燥后的基片的一侧直接沉积金属薄膜，得到工作电极；
S3：配制电解质，并用所述电解质浸润多孔隔膜，得到电解质层；
S4：在基体的一侧沉积导电层，得到对电极；
S5：将S2得到的工作电极沉积有金属薄膜的一侧与S3得到的电解质层一侧叠置，将S4得到的对电极沉积有导电层一侧与S3得到的电解质层另一侧叠置，并封住叠置结构的边缘，得到基于金属电沉积的电致变发射率器件。
与现有技术相比，本发明的有益效果有：
1、本发明提供的基于金属电沉积的电致变发射率器件，该器件的工作原理为：电解质层中含金属离子的电致变色材料使得在工作电极施加负的沉积电压(-2.0～-3.0V)时使电致变色材料中的金属离子被还原成金属单质而沉积到工作电极金属薄膜表面从而形成一层金属膜，实现将工作电极的等离子体红外吸收的光谱部分和红外可透过的光谱部分转变为红外反射，从而使器件从高发射状态转变为低反射状态；另外，通过对工作电极施加正向的溶解电压(0.2～1.5V)，使得沉积在工作电极金属薄膜表面的金属膜可被快速溶解，从而使器件返回至高发射的状态。
然后，在3.0～14.0μm波段，所述工作电极中由于金属薄膜的存在使得工作电极中吸收部分和被红外辐射所透过的部分之和占该工作电极在这个波段内总光谱响应的50％以上，该器件在中远红外波段两个大气窗口(3～5μm和7.5～13μm)波段具有很高的红外发射率调控范围，在3～5μm波段发射率的变化量能达到0.77，在7.5～13μm波段发射率的变化量能达到0.71；同时，由于基片与金属薄膜的共同作用，使得该器件的响应时间短(从最高发射率状态变化到最低发射率状态的时间可达30s以内)，且具有稳定的循环性能；接着，该器件能实现极高的红外发射率变化均匀性；此外，该器件的结构设计简单，易于将该器件的面积进行扩展，且易于将该器件进行多像素化，使其应用范围广泛。
2、本发明提供的基于金属电沉积的电致变发射率器件制备方法工艺简单，制备周期短，可用于工业化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明提供的基于金属电沉积的电致变发射率器件的结构图；
图2为沉积在BaF2基片上的超薄铂薄膜厚度与工作电极方块电阻之间的关系图；
图3a为沉积在BaF2基片上的超薄铂薄膜厚度与工作电极红外透过率之间的关系图；
图3b为沉积在BaF2基片上的超薄铂薄膜厚度与工作电极红外反射率之间的关系图；
图3c为沉积在BaF2基片上的超薄铂薄膜厚度与工作电极红外吸收率之间的关系图；
图3d为沉积在BaF2基片上的超薄铂薄膜厚度与工作电极在3～14μm波段的平均红外透过率、平均红外反射率、平均等离子体红外吸收和平均红外透明基片红外吸收占3～14μm波段工作电极光谱总响应的比率关系图；
图4为实施例1中基于金属电沉积的电致变发射率器件工作原理图；
图5a为实施例1中基于金属电沉积变发射率器件随着沉积时间增加分别在3～5μm和7.5～13μm波段红外相机下的实时热成像图；
图5b为实施例1中基于金属电沉积变发射率器件随着沉积时间增加在傅里叶红外光谱仪下测量的红外反射率曲线图；
图5c为不同铂薄膜厚度下，基于金属电沉积变发射率器件的最大发射率调制范围图。
附图标号说明：1：工作电极；11：基片；12：金属薄膜；2：电解质层；3：对电极；31：导电层；32：基体。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
无特殊说明，所使用的药品/试剂均为市售。
本发明提出一种基于金属电沉积的电致变发射率器件，如图1所示，从上到下依次包括工作电极1、电解质层2和对电极3；
所述工作电极1包括基片11和金属薄膜12，所述基片11的下侧沉积有金属薄膜12；
所述电解质层2包括多孔隔膜和电解质，所述电解质浸润在所述多孔隔膜中；所述电解质包括含金属离子的电致变色材料和溶剂，所述金属离子为能够实现可逆电沉积和溶解的金属离子且所述金属离子的金属与所述金属薄膜12用金属不同。
优选地，所述金属薄膜12的厚度为2～30nm。控制金属薄膜12的厚度是为了控制工作电极1的方块电阻的大小，以及控制工作电极1中吸收部分和被红外辐射所透过部分的比例，以实现工作电极1中吸收部分和被红外辐射所透过的部分之和占该工作电极在这个波段内总光谱响应的50％以上。
优选地，所述金属薄膜12中的金属为钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)、钇(Y)、锆(Zr)、铌(Nb)、钼(Mo)、锝(Tc)、铪(Hf)、钽(Ta)、钨(W)、铼(Re)和金(Au)中的一种。在基片11一侧沉积金属薄膜12得到的工作电极1，由于金属薄膜与基片11的共同作用使得工作电极1的性能优异。
优选地，所述工作电极1的方块电阻为10～1000Ω/□。控制工作电极1的方块电阻是为了控制工作电极1的电导率，以实现电致变色发射率器件内部的导电。
优选地，所述基片11的材质为氟化钡(BaF2)、氟化钙(CaF2)、氟化镁(MgF2)、氟化锂(LiF)、硒化锌(ZnSe)、硫化锌(ZnS)、碲化钙(CaTe)、硅(Si)、锗(Ge)、氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO)、氧化锆(ZrO2)、氧化钇(Y2O3)、氧化镁(MgO)、氮化硅(Si3N4)、金刚石、氮氧化铝(AlON)、尖晶石、砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、磷化铟(InP)和硫系玻璃中的一种。便于与金属薄膜作用，使得发射率变化量大，以使得该器件的响应时间短(从最高发射率状态变化到最低发射率状态的时间可达30s以内)，且具有稳定的循环性能。
优选地，所述电解质层2的厚度为10～2000μm。电解质层2为整个器件提供了一定的机械支持，并避免了直接采用液体电解质可能导致的起泡现象，同时还能将透过工作电极1的红外光吸收；而将工作电极1和对电极3之间的间距控制在10～2000μm，是为了使透过工作电极1的红外光被电解质层吸收完全。
优选地，所述电解质还包括电化学调节剂和助剂，以实现金属可逆电化学沉积、增加电解质的导电性能。
优选地，所述含金属离子的电致变色材料为包含可电沉积金属离子的盐；所述金属离子可以为银，铋，铜，锡，镉，汞，铟，铅，锑，铝，锌及其合金离子等；所述含金属离子的电致变色材料可以为硝酸银、四氟硼酸银、高氯酸银和氯化铜等；通过电致变色材料中金属离子的可逆电沉积反应，以实现工作电极高、低发射率状态之间的转换；
所述电化学调节剂为含有金属离子的盐，且所述金属离子还原所需的电势低于所述含金属离子的电致变色材料中金属离子还原所需的电势；所述电化学调节剂优选铜盐和铁盐，如氯化铜、十甲基二茂铁、十甲基四氟硼酸二茂铁盐等；有利于电荷转移，以使可逆电沉积反应更加充分；
优选地，所述金属离子还原所需的电势略低于所述含金属离子的电致变色材料中金属离子还原所需的电势，优选相差1V以内，以使可逆电沉积反应更加充分。
所述助剂为氯化物、碘化物、溴化物、吡啶和咪唑中的一种，如四丁基溴化铵、溴化-1-辛基-3-甲基咪唑、1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐、2,2'-联吡啶等，加入助剂是为了降低可逆电沉积反应速率，使金属沉积得更致密；
所述溶剂为水、有机溶剂、离子液体、聚离子液体和低共熔溶剂中的一种，以便将电致变色材料、电化学调节剂和助剂溶解形成电解质。
优选地，所述对电极3包括基体32和导电层31，所述导电层31设置在所述基体32的上侧。所述对电极3为常用的对电极，易于获得，且不易被电解质腐蚀。
所述基体32可以为多种材质，只要是有一定支撑能力的都行，优选为聚对苯二甲酸乙二酯基体，支撑能力优异。
所述导电层31优选为氧化铟锡(ITO)、掺氟氧化锡(FTO)、掺铝氧化锌(AZO)、惰性金属薄膜(金、铂等)，导电性能优异。
本发明还提出一种基于金属电沉积的电致变发射率器件的制备方法，包括以下步骤：
S1：选择基片，并对基片进行清洗、干燥；
S2：在干燥后的基片的一侧直接沉积金属薄膜，得到工作电极；
S3：配制电解质，并用所述电解质浸润多孔隔膜，得到电解质层；
S4：在基体的一侧沉积导电层，得到对电极；
S5：将S2得到的工作电极沉积有金属薄膜的一侧与S3得到的电解质层一侧叠置，将S4得到的对电极沉积有导电层一侧与S3得到的电解质层另一侧叠置，并封住叠置结构的边缘，得到基于金属电沉积的电致变发射率器件。
优选地，
所述S1中，清洗、干燥的方法为：依次用蒸馏水、乙醇、丙酮对基片进行清洗，并在氮气流下干燥；乙醇、丙酮均易挥发且不会破坏基片的表面结构，选择氮气流进行干燥可高效的去除乙醇、丙酮，且不会产生发热现象，同时不会有有机基团残留；
所述S2中，所述沉积方法为物理气相沉积法或化学气相沉积法；物理气相沉积法或化学气相沉积法便于控制惰性贵金属薄膜的厚度；
所述S3中，将含金属离子的电致变色材料、电化学调节剂、助剂和溶剂混合配制电解质，并用所述电解质浸润多孔隔膜，得到电解质层。
所述多孔隔膜为滤纸、聚醚砜、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯等多孔隔膜。
实施例1
本实施例提供一种基于金属电沉积的电致变发射率器件，如图1所示，从上到下依次包括工作电极1、凝胶电解质层2和对电极3；
所述工作电极1包括红外透明基片11和惰性贵金属薄膜12，所述红外透明基片11的下侧沉积有惰性贵金属薄膜12；
所述凝胶电解质层2包括多孔隔膜和电解质，所述电解质浸润在所述多孔隔膜中；所述电解质包括含金属离子的电致变色材料、电化学调节剂、助剂和溶剂，所述金属离子为能够实现可逆电沉积和溶解的金属离子且所述金属离子的金属与所述金属薄膜用金属不同。
本实施例中，以BaF2为红外透明基片11，在该红外透明基片11下侧沉积有厚度为6nm的铂(Pt)薄膜；凝胶电解质包括硝酸银(含金属离子的电致变色材料)、氯化铜(电化学调节剂)、四丁基溴化铵(助剂)、聚乙烯醇(溶剂)和二甲亚砜(溶剂)。凝胶电解质层2的厚度为1500μm。
图2为沉积在BaF2基片上的超薄铂薄膜厚度与工作电极方块电阻之间的关系图，从图可知，工作电极的方块电阻的值随着铂薄膜厚度的增大而减小，因此应该选择合适的铂薄膜厚度以获得合适的工作电极方块电阻，在铂薄膜厚度为6nm时，工作电极方块电阻为85Ω/□。
图3a为沉积在BaF2基片上的超薄铂薄膜厚度与工作电极红外透过率之间的关系图，从图可知，随着超薄铂薄膜厚度的增加，工作电极的红外透过率逐渐减小，说明铂薄膜能够起到阻止红外光透过的作用；
图3b为沉积在BaF2基片上的超薄铂薄膜厚度与工作电极红外反射率之间的关系图，从图可知，随着超薄铂薄膜厚度的增加，工作电极的红外反射率逐渐增加，说明超薄铂薄膜能够具有红外光反射作用；
图3c为沉积在BaF2基片上的超薄铂薄膜厚度与工作电极红外吸收率之间的关系图，从图可知，随着超薄铂薄膜厚度的增加，工作电极的红外吸收率是呈先增加后降低的，说明铂薄膜对红外光具有吸收作用，且在铂薄膜的厚度合适时铂薄膜对红外光的吸收作用更加；
图3d为沉积在BaF2基片上的超薄铂薄膜厚度与工作电极在3～14μm波段的平均红外透过率、平均红外反射率、平均等离子体红外吸收和平均红外透明基片红外吸收占3～14μm波段工作电极光谱总响应的比率关系图，从图可知，在铂薄膜厚度为1nm时，工作电极在3～14μm波段的平均红外透过率很高，而平均红外反射率很低，基本没有平均等离子体红外吸收；随着铂薄膜厚度的增加，工作电极在3～14μm波段的平均红外透过率是逐渐降低的，而平均红外反射率逐渐增加，平均等离子体红外吸收显著的增加，而平均红外透明基片红外吸收不因铂薄膜厚度的增加而变化。图3d说明红外透明基片具有红外光吸收的作用且其对红外光吸收的作用不受表面沉积的铂薄膜影响(同时还说明该器件具有稳定的循环性能。其每次循环时，发射率(表观温度)随时间的变化几乎一致，并且可以稳定循环几百次)，同时红外透明基片的红外透过率高而红外反射率低；铂薄膜能够起到阻止红外光透过的作用，而铂薄膜阻止红外光透过主要是通过对红外光反射和对红外光吸收而实现的。
本实施例提供的基于金属电沉积的电致变发射率器件工作原理如图4所示，在所述器件的工作电极一侧施加负的沉积电压(-2.0～-3.0V)，使得电解质中的银离子被还原成金属银而沉积到超薄铂薄膜的表面，将工作电极的等离子体红外吸收的光谱部分和红外可透过的光谱部分转变为红外反射，使器件从高发射状态转变为低反射状态；另外，通过施加正向的溶解电压(0.2～1.5V)，使得沉积在工作电极表面的银被快速溶解，从而器件又返回至高发射的状态。该基于金属电沉积的电致变发射率器件从最高发射率状态变化到最低发射率状态的时间在15秒以内，响应时间短。
图5a为本实施例中基于金属电沉积变发射率器件随着沉积时间增加分别在3～5μm和7.5～13μm波段红外相机下的实时热成像图，从图可以看出，
图5b为本实施例中基于金属电沉积变发射率器件随着沉积时间增加在傅里叶红外光谱仪下测量的红外反射率曲线图，从图可以看出，
图5c为不同铂薄膜厚度下，基于金属电沉积变发射率器件的最大发射率调制范围图，从图可以看出，在3～5μm波段发射率的变化量能达到0.77，在7.5～13μm波段发射率的变化量能达到0.71。
本实施例还提供一种上述基于金属电沉积的电致变发射率器件的制备方法，包括以下步骤：
S1：选择以BaF2为基片，并依次用蒸馏水、乙醇、丙酮对基片进行清洗，并在氮气流下干燥；
S2：通过电子束蒸发系统，在干燥后的红外透明基片的一侧直接沉积铂薄膜(厚度为6nm)，得到工作电极；
S3：将0.5mmol/L硝酸银、0.1mmol/L氯化铜、2.5mmol/L四丁基溴化铵、5～15wt.％聚乙烯醇和100mL二甲亚砜加热搅拌配制凝胶电解质，并用所述凝胶电解质浸润滤纸，得到凝胶电解质层；
S4：在聚对苯二甲酸乙二酯基体的一侧直接沉积氧化铟锡，得到对电极；
S5：将S2得到的工作电极沉积有惰性贵金属薄膜的一侧与S3得到的凝胶电解质层一侧叠置，将S4得到的对电极沉积有氧化铟锡一侧与S3得到的凝胶电解质层另一侧叠置，并用环氧树脂和聚酰亚胺胶带封住叠置结构的边缘，得到基于金属电沉积的电致变发射率器件。
实施例2
本实施例提供一种基于金属电沉积的电致变发射率器件，从上到下依次包括工作电极、电解质层和对电极；
所述工作电极包括基片和金属薄膜，所述基片的下侧沉积有金属薄膜；
所述电解质层包括多孔隔膜和电解质，所述电解质浸润在所述多孔隔膜中；所述电解质包括含金属离子的电致变色材料、电化学调节剂、助剂和溶剂，所述金属离子为能够实现可逆电沉积和溶解的金属离子且所述金属离子的金属与所述金属薄膜用金属不同。
本实施例中，以ZnS为基片，在该基片下侧沉积有厚度为2nm的钌(Ru)薄膜；电解质包括硝酸银(含金属离子的电致变色材料)、氯化铜(电化学调节剂)、四丁基溴化铵(助剂)、聚乙烯醇缩丁醛(溶剂)和二甲亚砜(溶剂)。
工作电极的方块电阻为1000Ω/□。
电解质层厚度为2000μm。
本实施例还提供一种上述基于金属电沉积的电致变发射率器件的制备方法，包括以下步骤：
S1：选择以ZnS为基片，并依次用蒸馏水、乙醇、丙酮对基片进行清洗，并在氮气流下干燥；
S2：通过磁控溅射系统，在干燥后的ZnS基片的一侧直接沉积钌薄膜(厚度为2nm)，得到工作电极；
S3：将0.5mmol/L硝酸银、0.1mmol/L氯化铜、2.5mmol/L四丁基溴化铵、5～15wt.％聚乙烯醇缩丁醛和100mL二甲亚砜加热搅拌配制凝胶电解质，并用所述凝胶电解质浸润聚醚砜，得到电解质层；
S4：在聚对苯二甲酸乙二酯基体的一侧直接沉积掺氟氧化锡，得到对电极；
S5：将S2得到的工作电极沉积有金属薄膜的一侧与S3得到的凝胶电解质层一侧叠置，将S4得到的对电极沉积有掺氟氧化锡一侧与S3得到的凝胶电解质层另一侧叠置，并用环氧树脂和聚酰亚胺胶带封住叠置结构的边缘，得到基于金属电沉积的电致变发射率器件。
实施例3
本实施例提供一种基于金属电沉积的电致变发射率器件，从上到下依次包括工作电极、电解质层和对电极；
所述工作电极包括基片和金属薄膜，所述基片的下侧沉积有金属薄膜；
所述电解质层包括多孔隔膜和电解质，所述电解质浸润在所述多孔隔膜中；所述电解质包括含金属离子的电致变色材料、电化学调节剂、助剂和溶剂，所述金属离子为能够实现可逆电沉积和溶解的金属离子且所述金属离子的金属与所述金属薄膜用金属不同。
本实施例中，以SiO为基片，在该基片下侧沉积有厚度为30nm的锆(Zr)薄膜；电解质包括四氟硼酸银(含金属离子的电致变色材料)、十甲基二茂铁(电化学调节剂)和1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐(助剂和溶剂)。
工作电极的方块电阻为10Ω/□。
电解质层厚度为10μm。
本实施例还提供一种上述基于金属电沉积的电致变发射率器件的制备方法，包括以下步骤：
S1：选择以SiO为基片，并依次用蒸馏水、乙醇、丙酮对基片进行清洗，并在氮气流下干燥；
S2：通过磁控溅射系统，在干燥后的SiO基片的一侧直接沉积锆薄膜(厚度为30nm)，得到工作电极；
S3：将0.5mmol/L四氟硼酸银、0.1mmol/L十甲基二茂铁、1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐100mL加热搅拌配制电解质，并用所述凝胶电解质浸润聚乙烯，得到电解质层；
S4：在聚对苯二甲酸乙二酯基体的一侧直接沉积掺铝氧化锌，得到对电极；
S5：将S2得到的工作电极沉积有金属薄膜的一侧与S3得到的凝胶电解质层一侧叠置，将S4得到的对电极沉积有掺铝氧化锌一侧与S3得到的凝胶电解质层另一侧叠置，并用环氧树脂和聚酰亚胺胶带封住叠置结构的边缘，得到基于金属电沉积的电致变发射率器件。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于金属电沉积的电致变发射率器件，其特征在于，从上到下依次包括工作电极、电解质层和对电极；
所述工作电极包括基片和金属薄膜，所述基片的下侧沉积有金属薄膜；所述金属薄膜中的金属为钌、铑、钯、锇、铱、铂、钇、锆、铌、钼、锝、铪、钽、钨、铼和金中的一种；
所述电解质层包括多孔隔膜和电解质，所述电解质浸润在所述多孔隔膜中；所述电解质包括含金属离子的电致变色材料和溶剂，所述金属离子为能够实现可逆电沉积和溶解的金属离子且所述金属离子的金属与所述金属薄膜用金属不同；所述电解质还包括电化学调节剂和助剂；所述电化学调节剂为含有金属离子的盐，且所述金属离子还原所需的电势低于所述含金属离子的电致变色材料中金属离子还原所需的电势。
2.如权利要求1所述的基于金属电沉积的电致变发射率器件，其特征在于，所述金属薄膜的厚度为2～30nm。
3.如权利要求1所述的基于金属电沉积的电致变发射率器件，其特征在于，所述工作电极的方块电阻为10～1000Ω/□。
4.如权利要求1所述的基于金属电沉积的电致变发射率器件，其特征在于，所述基片的材质为氟化钡、氟化钙、氟化镁、氟化锂、硒化锌、硫化锌、碲化钙、硅、锗、氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化钇、氧化镁、氮化硅、金刚石、氮氧化铝、尖晶石、砷化镓、磷化镓、磷化铟和硫系玻璃中的一种。
5.如权利要求1所述的基于金属电沉积的电致变发射率器件，其特征在于，所述电解质层的厚度为10～2000μm。
6.如权利要求1所述的基于金属电沉积的电致变发射率器件，其特征在于，所述含金属离子的电致变色材料为包含可电沉积金属离子的盐；
所述助剂为氯化物、碘化物、溴化物、吡啶、咪唑中的一种；
所述溶剂为水、有机溶剂、离子液体、聚离子液体和低共熔溶剂中的一种。
7.一种如权利要求1～6任一项所述基于金属电沉积的电致变发射率器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：选择基片，并对基片进行清洗、干燥；
S2：在干燥后的基片的一侧直接沉积金属薄膜，得到工作电极；
S3：配制电解质，并用所述电解质浸润多孔隔膜，得到电解质层；
S4：在基体的一侧沉积导电层，得到对电极；
S5：将S2得到的工作电极沉积有金属薄膜的一侧与S3得到的电解质层一侧叠置，将S4得到的对电极沉积有导电层一侧与S3得到的电解质层另一侧叠置，并封住叠置结构的边缘，得到基于金属电沉积的电致变发射率器件。
8.如权利要求7所述的基于金属电沉积的电致变发射率器件的制备方法，其特征在于，
所述S1中，清洗、干燥的方法为：依次用蒸馏水、乙醇、丙酮对基片进行清洗，并在氮气流下干燥；
所述S2中，沉积方法为物理气相沉积法或化学气相沉积法；
所述S3中，将含金属离子的电致变色材料、电化学调节剂、助剂和溶剂混合配制电解质，并用所述电解质浸润多孔隔膜，得到电解质层。
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