CN114114773A - 一种金属可逆电沉积变发射率器件及其制备方法、应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种金属可逆电沉积变发射率器件及其制备方法、应用，该金属可逆电沉积变发射率器件自上到下包括顶电极层、电解质层和底电极层；顶电极层自上到下包括红外透明基底、金属电极和非金属图案层；金属电极为厚度在2～30nm的金属层；非金属图案层为镀制或黏附在所述金属电极上的经过图案化的非金属物质；电解质层中电解质至少含有一种金属盐。本发明提供的金属可逆电沉积变发射率器件可以显示圆环、笑脸等红外热图，显示图案的变色时间仅需2～5秒，可应用于无人交通系统的指示灯。本发明提供制备方法工艺简单，制备周期短，成本相对低廉，可用于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及光谱辐射调控技术领域，尤其是一种金属可逆电沉积变发射率器件及其制备方法、应用。
背景技术
金属可逆电沉积技术是一种高效的可见光-红外辐射调控技术。通过光刻等手段将金属可逆电沉积器件的工作电极图案化，可以使其在变色或变发射率的同时展示出相应的图案。但是电极需要保证其导电的性质，也即电极需要处处连通，不能存在断点。这造成了金属可逆电沉积器件无法展示出不连续的复杂图案。
发明内容
本发明提供一种金属可逆电沉积变发射率器件及其制备方法、应用，用于克服现有技术中无法显示不连续图案等缺陷。
为实现上述目的，本发明提出一种金属可逆电沉积变发射率器件，自上到下包括顶电极层、电解质层和底电极层；
所述顶电极层自上到下包括红外透明基底、金属电极和非金属图案层；
所述金属电极为厚度在2～30nm的金属层；
所述非金属图案层为镀制或黏附在所述金属电极上的经过图案化的非金属物质；
所述电解质层中电解质至少含有一种金属盐。
为实现上述目的，本发明还提出一种如上述所述金属可逆电沉积变发射率器件的制备方法，包括以下步骤：
S1：选取原材料，制备顶电极层、电解质层和底电极层；
S2：将电解质层夹在顶电极层和底电极层之间，封装，引出导线端子，得到银可逆电沉积器件。
为实现上述目的，本发明还提出一种金属可逆电沉积变发射率器件的应用，将上述所述的金属可逆电沉积变发射率器件或者上述所述制备方法制备的金属可逆电沉积变发射率器件应用于无人交通系统的指示灯。
与现有技术相比，本发明的有益效果有：
1、本发明提供的金属可逆电沉积变发射率器件自上到下包括顶电极层、电解质层和底电极层，顶电极层自上到下包括红外透明基底、金属电极和非金属图案层。顶电极层是金属可逆电沉积发生的场所，通过在顶电极上的金属可逆电沉积来实现红外辐射调控以及红外图案显示。金属可逆电沉积变发射率器件所使用的超薄金属电极具有纳米效应，表现为红外高吸收，当另一种金属被电沉积到该超薄金属电极上时，其纳米结构被消除，纳米效应消失，此时金属可逆电沉积变发射率器件表现出宏观金属的高反射特性，由此实现了对红外辐射的调控。在超薄金属电极上附加一层非金属图案层后，当另一种金属被电沉积到该附加了非金属图案层的超薄金属电极上时，仅有未被非金属图案层覆盖的、裸露的超薄金属电极区域的纳米结构可以被消除，因此这些区域的发射率可变。被非金属图案层覆盖住的区域有两种情况，一是非金属图案层导电，则这些区域也可以发生金属电沉积，然而由于有非金属图案层的阻挡，沉积的金属无法消除超薄金属电极的纳米结构，器件仍然表现为高吸收状态；二是非金属图案层不导电，则这些区域无法发生金属电沉积，其发射率自然也无法改变。电解质层中金属盐为金属可逆电沉积提供反应物。底电极层的作用是平衡电荷。本发明在传统电极上增加一层图案层，不改变原有电极的形态，由此可以做到仅有未被图案层覆盖的、裸露的金属电极区域的发射率可以发生改变。同时，由于原电极层处处导电，因此图案可以不连续。本发明提供的金属可逆电沉积变发射率器件可以显示圆环、笑脸等红外热图，显示图案的变色时间仅需2～5秒，可应用于无人交通系统的指示灯。
2、本发明提供的金属可逆电沉积变发射率器件的制备方法工艺简单，制备周期短，成本相对低廉，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为本发明提供的金属可逆电沉积变发射率器件的结构图；
图2为实施例1的金属可逆电沉积器件沉积银20s内的红外热像图；
图3为实施例1的金属可逆电沉积器件沉积银20s过程中圆环图案区(连续线)与非图案区(点线)的辐射温度变化情况图；
图4为实施例2的金属可逆电沉积器件沉积银15s内的红外热像图；
图5为实施例2的金属可逆电沉积器件沉积银15s过程中笑脸图案区(连续线)与非图案区(点线)的辐射温度变化情况图。
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。
本发明提出一种金属可逆电沉积变发射率器件，如图1所示，自上到下包括顶电极层、电解质层和底电极层；
所述顶电极层自上到下包括红外透明基底、金属电极和非金属图案层；
所述金属电极为厚度在2～30nm的金属层；
所述非金属图案层为镀制或黏附在所述金属电极上的经过图案化的非金属物质；
所述电解质层中电解质至少含有一种金属盐。金属盐的作用是为金属的可逆电沉积提供稳定的金属离子来源。
优选地，所述红外透明基底由红外透过率大于50％的物质制备而成。基底的红外透过率直接影响器件的发射率调控量。基底的红外透过率等于器件的理论最大发射率变化量。当基底透过率小于50％时器件的实际发射率变化量较小。
优选地，所述红外透过率大于50％的物质为BaF2、CaF2、Si和Ge中的一种。
优选地，所述金属电极由Ir、Pt、Os、Re、W、Ta、Hf、Rh、Ru、Mo、Nb、Au和Pd中的至少一种制备而成。电极材料需要在本发明所述的金属可逆电沉积体系中比沉积的金属更具惰性，金属可逆沉积、溶解的过程中电极材料本身不参与任何反应。
优选地，所述非金属图案层由不溶于电解质层中电解质溶液的非金属物质制备而成。非金属图案层的作用是在图案区阻止电沉积的金属与金属电极相接触，若此图案层可溶，则金属电极会直接裸露在电解质中，无法起到阻止两层金属接触的作用。所用的金属电极为具有纳米效应的超薄金属电极，其纳米效应指红外区高吸收。此高吸收效应仅与金属厚度有关，与金属种类无关。也即是说，若金属电极上的图案层也为金属，那么总金属层的厚度应该算为两层厚度之和。电极厚度过大时高吸收效应消失，器件的红外辐射调制功能失效。此外，使用金属作为图案层无法起到非金属的阻隔作用，金属电极、金属图案层与电沉积的金属层会共同形成一个整体的金属层，器件将无法显示图案。
所述非金属物质为氧化物、氮化物、硫化物和高聚物中的一种。
氧化物可以为ZnO、SiO2、Al2O3、Cr2O3、Fe2O3、In2O3等。
氮化物可以为AlN、BN、HfN、Si3N4等。
硫化物可以为ZnS、FeS、InS、CaS等。
高聚物可以为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)等。
优选地，所述非金属图案层的厚度为15～40nm。此厚度无需控制，只要能起到阻隔沉积的金属与金属电极相接触的作用即可。此厚度的下限与薄膜制备工艺有关，非金属图案层本身需要为连续薄膜，不能为岛状不连续薄膜。以磁控溅射工艺为例，薄膜生长由岛状向连续膜转变的临界点大概在几纳米到十几纳米之间，非金属图案层的厚度应大于此临界点。(此临界点又称“逾渗阈值厚度”)，因此优选为15～40nm。
优选地，所述电解质层中电解质包含电荷交换介质盐以提高金属可逆电沉积反应的可逆性，所述电荷交换介质盐为氯化铜、十甲基二茂铁、十甲基四氟硼酸二茂铁盐和(二茂铁甲基)三叔丁基四氟硼酸铵等。
优选地，所述电解质层中电解质包含除金属盐之外的其他盐以作为支持电解质，以提高电解质的离子电导率。
优选地，所述电解质层中电解质包含主体高分子以形成凝胶电解质，所述主体高分子为聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚乙烯醇(PVA)和聚环氧乙烷(PEO)中的一种。
优选地，所述电解质层中电解质的溶剂为水、有机溶剂、离子液体、聚离子液体和低共熔溶剂中的一种。
优选地，若所述顶电极层和/或底电极层中的基底为柔性基底，则所述电解质层还包括隔膜结构。即顶电极层和底电极层中至少一个采用了柔性基底，则电解质层还包括隔膜结构以防止两电极接触短路。
本发明还提出一种如上述所述金属可逆电沉积变发射率器件的制备方法，包括以下步骤：
S1：选取原材料，制备顶电极层、电解质层和底电极层；
S2：将电解质层夹在顶电极层和底电极层之间，封装，引出导线端子，得到银可逆电沉积器件。
本发明还提出一种金属可逆电沉积变发射率器件的应用，将上述所述的金属可逆电沉积变发射率器件或者上述所述制备方法制备的金属可逆电沉积变发射率器件应用于无人交通系统的指示灯。
实施例1
本实施例提供一种金属可逆电沉积变发射率器件及其制备方法，该器件自上到下包括顶电极层、电解质层和底电极层。
顶电极层自上到下包括红外透明基底Si、超薄Pt电极以及图案化的ZnO层。超薄Pt电极通过电子束蒸发的方式直接蒸发到Si基底上。Si基底为区熔本征方形硅片，厚度525μm，尺寸30×30mm。超薄Pt厚度为4nm。将蒸镀Pt后的电极平放于磁控溅射镀膜腔中，电极上方放置一个圆环状掩膜。使用磁控溅射在Pt电极上镀制一层约33nm的ZnO层。由于有圆环状掩膜的遮挡，ZnO仅在圆环内外成膜，圆环上并未成膜。所得的顶电极在圆环图案内的Pt直接裸露在外，其余部分的Pt均被ZnO覆盖。
电解质成分为：0.5M溴化银(AgBr)，0.5M四丁基溴化铵(TBABr)溶于二甲亚砜(DMSO)，加入10wt％聚乙烯醇缩丁醛(PVB)形成凝胶电解质。
底电极层包括玻璃基底、连续均匀的银层和铂层。使用电子束蒸发的方式首先将15nm厚的Pt层蒸镀到玻璃基底上，再将200nm厚的银层蒸镀到Pt层上。
在顶电极层和底电极层的边缘涂敷导电银胶以增强电极导电性，将银线粘在导电银胶上，作为与外部电路连接的导线端子。使用120μm厚的双面胶粘贴在底电极四周，用于控制电解质厚度。将电解质均匀涂敷在贴有双面胶的底电极上，然后贴合顶电极。使用环氧树脂涂敷在器件四边，进一步封装液体。
图2为本实施例的金属可逆电沉积器件沉积银20s内的红外热像图，可以看出沉积银2s后即可从热像图中观察到圆环图案，沉积银5s后圆环图案与背景对比明显，可以轻易识别。
图3为本实施例的金属可逆电沉积器件沉积银20s过程中圆环图案区与非图案区的辐射温度变化情况。图案区的辐射温度有明显下降，同时非图案区辐射温度没有变化。辐射温度的差异造成了红外热像图中的对比度。
实施例2
本实施例提供一种金属可逆电沉积变发射率器件及其制备方法，该器件自上到下包括顶电极层、电解质层和底电极层。
顶电极层包括红外透明基底Si、超薄Pt电极以及图案化的SiO2层。超薄Pt电极通过电子束蒸发的方式直接蒸发到Si基底上。Si基底为区熔本征方形硅片，厚度525μm，尺寸30×30mm。超薄Pt厚度为4nm。将蒸镀Pt后的电极平放于磁控溅射镀膜腔中，电极上方按笑脸图案放置两个分立的圆环状掩膜和一个圆弧形掩膜。使用磁控溅射在Pt电极上镀制一层约16nm的SiO2层。由于有掩膜的遮挡，SiO2仅在掩膜遮挡范围外成膜，笑脸区域并未成膜。所得的顶电极笑脸图案内的Pt直接裸露在外，其余部分的Pt均被SiO2覆盖。
电解质成分、底电极层及封装工艺均与实施例1相同。
图4为本实施例的金属可逆电沉积器件沉积银15s内的红外热像图，可以看出沉积银2s后即可从热像图中观察到笑脸图案，并且图案与背景对比明显，可以轻易识别。
图5为本实施例的金属可逆电沉积器件沉积银15s过程中笑脸图案区与非图案区的辐射温度变化情况。图案区的辐射温度有明显下降，同时非图案区辐射温度没有变化。辐射温度的差异造成了红外热像图中的对比度。
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 (10)
1.一种金属可逆电沉积变发射率器件，其特征在于，自上到下包括顶电极层、电解质层和底电极层；
所述顶电极层自上到下包括红外透明基底、金属电极和非金属图案层；
所述金属电极为厚度在2～30nm的金属层；
所述非金属图案层为镀制或黏附在所述金属电极上的经过图案化的非金属物质；
所述电解质层中电解质至少含有一种金属盐。
2.如权利要求1所述的金属可逆电沉积变发射率器件，其特征在于，所述红外透明基底由红外透过率大于50％的物质制备而成。
3.如权利要求2所述的金属可逆电沉积变发射率器件，其特征在于，所述红外透过率大于50％的物质为BaF2、CaF2、Si和Ge中的一种。
4.如权利要求1所述的金属可逆电沉积变发射率器件，其特征在于，所述金属电极由Ir、Pt、Os、Re、W、Ta、Hf、Rh、Ru、Mo、Nb、Au和Pd中的至少一种制备而成。
5.如权利要求1所述的金属可逆电沉积变发射率器件，其特征在于，所述非金属图案层由不溶于电解质层中电解质溶液的非金属物质制备而成；
所述非金属物质为氧化物、氮化物、硫化物和高聚物中的一种。
6.如权利要求1所述的金属可逆电沉积变发射率器件，其特征在，所述非金属图案层的厚度为15～40nm。
7.如权利要求1所述的金属可逆电沉积变发射率器件，其特征在于，所述电解质层中电解质包含电荷交换介质盐，所述电荷交换介质盐为氯化铜、十甲基二茂铁、十甲基四氟硼酸二茂铁盐和(二茂铁甲基)三叔丁基四氟硼酸铵中的一种。
8.如权利要求1所述的金属可逆电沉积变发射率器件，其特征在于，所述电解质层中电解质包含主体高分子以形成凝胶电解质，所述主体高分子为聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇和聚环氧乙烷中的一种。
9.一种如权利要求1～8任一项所述金属可逆电沉积变发射率器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：选取原材料，制备顶电极层、电解质层和底电极层；
S2：将电解质层夹在顶电极层和底电极层之间，封装，引出导线端子，得到银可逆电沉积器件。
10.一种金属可逆电沉积变发射率器件的应用，其特征在于，将权利要求1～8任一项所述的金属可逆电沉积变发射率器件或者权利要求9所述制备方法制备的金属可逆电沉积变发射率器件应用于无人交通系统的指示灯。
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Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4150879A (en) * | 1976-11-12 | 1979-04-24 | Texas Instruments Incorporated | Solid dry electrochromic display |
| US5864420A (en) * | 1996-03-08 | 1999-01-26 | Sony Corporation | Optical unit and electrolytic solution |
| US5923456A (en) * | 1997-12-19 | 1999-07-13 | Rockwell International Corporation | Reversible electrochemical mirror |
| US20040020767A1 (en) * | 2002-08-01 | 2004-02-05 | Innovative Technology Licensing, Llc | Locally-distributed electrode and method of fabrication |
| US20040150866A1 (en) * | 2003-01-31 | 2004-08-05 | Innovative Technology Licensing, Llc | Locally-switched reversible electrodeposition optical modulator |
| CN1668971A (zh) * | 2002-05-31 | 2005-09-14 | 索尼株式会社 | 显示设备驱动方法 |
| WO2008111321A1 (ja) * | 2007-03-14 | 2008-09-18 | Konica Minolta Holdings, Inc. | 表示素子 |
| CN203732850U (zh) * | 2014-01-01 | 2014-07-23 | 电子科技大学 | 一种镜面反射型电致变色器件 |
| KR20150086892A (ko) * | 2014-01-21 | 2015-07-29 | (주)맥스필름 | 적외선 차단용 스마트 윈도우 |
| CN107217959A (zh) * | 2017-06-05 | 2017-09-29 | 哈尔滨工业大学 | 一种智能动态颜色可调节Low‑E玻璃 |
| CN111025812A (zh) * | 2020-01-07 | 2020-04-17 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于金属电沉积的电致变发射率器件及制备方法 |
-
2021
- 2021-11-23 CN CN202111395295.3A patent/CN114114773B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4150879A (en) * | 1976-11-12 | 1979-04-24 | Texas Instruments Incorporated | Solid dry electrochromic display |
| US5864420A (en) * | 1996-03-08 | 1999-01-26 | Sony Corporation | Optical unit and electrolytic solution |
| US5923456A (en) * | 1997-12-19 | 1999-07-13 | Rockwell International Corporation | Reversible electrochemical mirror |
| CN1668971A (zh) * | 2002-05-31 | 2005-09-14 | 索尼株式会社 | 显示设备驱动方法 |
| US20040020767A1 (en) * | 2002-08-01 | 2004-02-05 | Innovative Technology Licensing, Llc | Locally-distributed electrode and method of fabrication |
| US20040150866A1 (en) * | 2003-01-31 | 2004-08-05 | Innovative Technology Licensing, Llc | Locally-switched reversible electrodeposition optical modulator |
| WO2008111321A1 (ja) * | 2007-03-14 | 2008-09-18 | Konica Minolta Holdings, Inc. | 表示素子 |
| CN203732850U (zh) * | 2014-01-01 | 2014-07-23 | 电子科技大学 | 一种镜面反射型电致变色器件 |
| KR20150086892A (ko) * | 2014-01-21 | 2015-07-29 | (주)맥스필름 | 적외선 차단용 스마트 윈도우 |
| CN107217959A (zh) * | 2017-06-05 | 2017-09-29 | 哈尔滨工业大学 | 一种智能动态颜色可调节Low‑E玻璃 |
| CN111025812A (zh) * | 2020-01-07 | 2020-04-17 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于金属电沉积的电致变发射率器件及制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| DANTE A.A. DE MELLO ET AL.: "Solid electrolytes for electrochromic devices based on reversible metal electrodeposition", SOLAR ENERGY MATERIALS & SOLAR CELLS, vol. 103, pages 17 - 24, XP028510853, DOI: 10.1016/j.solmat.2012.03.019 * |
| THAMARASEE JEEWANDARA: "Manipulating metals for adaptive camouflage", PHYS.ORG, pages 1 - 11 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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