CN117950238A - 一种可控电致变色器件及其光学性能调控方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光电技术领域，公开了一种可控电致变色器件及其光学性能调控方法和应用。该可控电致变色器件包括电致变色器件、电流控制装置；电流控制装置通过采用如下所示的公式控制所述电致变色器件：本发明的光学性能调控方法不需要引入额外光感元件与装置对电致变色器件进行实时持续监测，不仅降低了整个电致变色光学调控系统的复杂度，同时能够实现对电致变色器件光学性能的精准调控，减少能耗，降低成本。所述光学性能调控方法的光学调控精度误差小于5％，甚至小于1％。
Description
技术领域
本发明属于光电技术领域，特别涉及一种可控电致变色器件及其光学性能调控方法和应用。
背景技术
电致变色技术由于具有能耗低、动态可调控的光学特性等优点，因此应用广泛。例如应用在自适应红外防护、光学伪装、智能窗、防眩目后视镜等领域。随着现代科学技术的发展，对电致变色器件的高精度光学调控技术提出了迫切需求。因此，开发先进的光学动态调控技术及其高精度可控调节方法，已成为研究的热点。然而，电致变色器件光学性能的高精度调控缺乏有效且便捷的方法。一方面，电致变色器件在动态的光学性能调制过程中涉及到不同的电化学氧化还原反应；另一方面，常规的光学性能调控方法往往基于电压调控，存在电压迟滞效应，导致调控精度和效率下降。另外，现有技术中需要对电致变色器件光学性能进行实时持续监测，基于外界的光学性能需求，动态地获得所需要的光学特性。然而，该过程不仅造成持续的能耗，同时需要额外且复杂的装置(例如光感元件)对光学性能进行监测，难以满足不同场景对光学调控技术高效、低成本、低能耗的特征要求。
目前已有的电致变色器件光学性能调控技术主要是采用光感元件对电致变色器件的光学性能进行实时持续的监测，进而反馈相关信号调节电压或电流，从而控制电致变色器件，获得所需的光学性能(例如申请号为202010383716.X的专利公开的一种电致变色玻璃的控制方法及电致变色玻璃、申请号为201710233384.5的专利公开的电致变色系统、控制方法及电致变色后视镜)。由于通过调节工作电压控制电致变色器件光学性能存在电压迟滞效应，很难对电致变色器件的光学性能进行精准调控。另外，对电致变色器件光学性能实施持续监测，需要引入额外的光感元件与分析装置，增加了光学调控系统的复杂度，同时增加了成本与能耗。
因此，亟需提供一种可控电致变色器件及其光学性能调控方法，该可控电致变色器件不需要引入额外光感元件与装置对电致变色器件进行实时持续监测，不仅降低调控系统的复杂度，同时能够实现对电致变色器件光学性能进行精准调控，减少能耗，降低成本的目的。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种可控电致变色器件及其光学性能调控方法和应用，所述可控电致变色器件不需要引入额外光感元件。所述光学性能调控方法不需要引入额外光感元件与装置对电致变色器件进行实时持续监测，不仅降低了可控电致变色器件(所述可控电致变色器件也可称为电致变色光学调控系统)的复杂度，同时能够实现对其光学性能的精准调控，减少能耗，降低成本。
本发明的发明构思为：本发明公开了一种不依赖额外光感元件或装置对电致变色器件实时监测的可控电致变色器件。通过对电致变色器件在不同电化学氧化还原过程中电-光转换效率的精准评估，进而结合在不断电化学氧化还原过程中有效转移电荷密度的精准控制，从而实现电致变色器件光学性能的精确定量调控。
本发明从电致变色技术的电化学调控理论出发，公开了一种操作简单的光学性能调控方法，该光学性能调控方法不需要引入额外光感元件或装置对电致变色器件进行实时持续监测，不仅降低了整个电致变色光学调控系统的复杂度，同时能够实现对其光学性能的精准调控，减少能耗，降低成本。
本发明利用电致变色过程中电致变色器件中不同氧化还原过程存在的电-光转换效率差异，结合电化学氧化还原过程中有效转移电荷的简单控制，从而实现对电致变色器件光学性能的高精度定量调控。本发明提供的光学性能调控方法过程简单，易于操作，且能实现高精度调控。
本发明的第一方面提供一种可控电致变色器件。
具体的，一种可控电致变色器件，所述可控电致变色器件包括电致变色器件、电流控制装置；
所述电流控制装置通过采用如下所示的公式控制所述电致变色器件：
其中，OD为电致变色过程中所需的光学密度，OD0为所述电致变色器件在电致变色过程中的初始光学密度，εi为电致变色过程中不同氧化还原反应的电-光转换效率，Qi为电致变色过程中发生的不同氧化还原反应的有效转移电荷密度，N为电致变色过程中发生的不同氧化还原反应的数量，It为电致变色过程中不同时刻t的电流密度。
优选的，所述可控电致变色器件中还包括电压控制装置。
优选的，所述电流控制装置包括电化学工作站。
优选的，所述可控电致变色器件中还包括电流监测装置和/或电压监测装置。
优选的，所述可控电致变色器件还包括光度计。
优选的，所述光度计为紫外-可见-近红外分光光度计。
优选的，一种可控电致变色器件，所述可控电致变色器件包括电致变色器件、电化学工作站、光度计。
优选的，所述电致变色器件至少包括电致变色层和导电基底层。
进一步优选的，所述电致变色器件还包括离子导体层、离子储存层。
优选的，所述电致变色器件的结构为导电基底层/电致变色层或导电基底层/电致变色层/离子导体层/离子储存层/导电基底层。导电基底层也可称为电子导体层。
优选的，所述电致变色层的材料包括氧化钨、氧化镍、氧化钒、氧化锰、氧化钛、锰酸锂、钛酸锂、氧化铱、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩中的至少一种。
优选的，所述导电基底层的材料包括氧化铟锡(ITO)、掺氟氧化锡(FTO)、掺铝氧化锌(AZO)、纳米银线、银、金、铝、铜、纳米碳管、石墨烯、聚二氧乙基噻吩中的至少一种。当导电基底层的材料为银、金、铝、铜时，银、金、铝、铜可具有多孔结构。
优选的，所述离子导体层的材料包括碳酸酯类电解液、醚类电解液、砜类电解液、磷酸酯类电解液、水系电解液、铌酸锂、锂磷氧氮(LiPON)、氧化钽、锂镧锆氧(LLZO)、聚氧化乙烯基聚合物电解质、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基聚合物电解质中的至少一种。
进一步优选的，所述碳酸酯类电解液包括碳酸丙烯酯/LiClO4、碳酸丙烯酯/NaClO4、碳酸丙烯酯/Al(ClO4)3中的至少一种。
进一步优选的，所述醚类电解液包括乙二醇二甲醚/LiTFSI(LiTFSI指双三氟甲磺酰亚胺锂)、乙二醇二甲醚/NaTFSI(NaTFSI指双三氟甲磺酰亚胺钠)中的至少一种。
进一步优选的，所述砜类电解液包括环丁砜/LiFSI、环丁砜/NaFSI中的至少一种。
进一步优选的，所述醚类电解液包括乙二醇二甲醚/LiTFSI、乙二醇二甲醚/NaTFSI中的至少一种。
进一步优选的，所述砜类电解液包括环丁砜/LiFSI(LiFSI指双氟磺酰亚胺锂)、环丁砜/NaFSI(NaFSI指双氟磺酰亚胺钠)中的至少一种。
进一步优选的，所述磷酸酯类电解液包括磷酸二乙酯/LiFSI、磷酸二乙酯/NaFSI中的至少一种。
进一步优选的，所述水系电解液包括水/ZnSO4、水/KCl、水/ZnCl2中的至少一种。
优选的，所述离子储存层的材料包括氧化钨、氧化镍、氧化钒、氧化锰、氧化钛、锰酸锂、钛酸锂、氧化铱、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩中的至少一种。
优选的，所述电致变色器件的厚度为5nm-1100μm；进一步优选的，所述电致变色器件的厚度为5nm-1000μm。所述电致变色器件的厚度具体可为10nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1000nm、2μm、10μm、100μm、1000μm。
优选的，所述电致变色器件中的电致变色层的厚度为10nm-1000μm；进一步优选的，所述电致变色器件中的电致变色层的厚度为50nm-1000μm。具体的，电致变色层的厚度可为10nm、50nm、100nm、300nm、500nm、1μm、10μm、100μm、1000μm。
优选的，所述电化学工作站的工作方式包括二电极或三电极。
优选的，当所述电致变色器件的结构为导电基底层/电致变色层时，电化学工作站的工作方式为三电极。其中电致变色器件作为工作电极，铂作为对电极，以Ag/AgCl为参比电极。
优选的，当所述电致变色器件的结构为导电基底层/电致变色层/离子导体层/离子储存层/导电基底层时，电化学工作站的工作方式为二电极。其中电致变色器件中紧邻电致变色层的导电基底层作为工作电极，紧邻离子储存层的导电基底层作为对电极与参比电极。
本发明的第二方面提供一种可控电致变色器件的光学性能调控方法。
具体的，一种可控电致变色器件的光学性能调控方法，包括以下步骤：
启动所述电流控制装置，采用电化学方法对所述电致变色器件电致变色过程中的电化学反应进行有效转移电荷控制；从而实现对所述电致变色器件的光学性能的定量精确调控。
优选的，启动所述电流控制装置的同时，还启动电压控制装置，然后采用电化学方法对所述电致变色器件电致变色过程中的电化学反应进行有效转移电荷控制。
优选的，对所述电致变色器件还采用电流监测装置和/或电压监测装置进行监测。
优选的，所述电化学方法包括循环伏安法、恒电流法、恒电压法、交变电流法、脉冲电流法、交变电压法、脉冲电压法、梯度电压法、梯度电流法中的至少一种。
进一步优选的，所述电化学方法包括循环伏安法、恒电流法、恒电压法、循环伏安法-恒电流法、循环伏安法-恒电压法、恒电流法-恒电压法、循环伏安法-恒电压法-恒电流法中的至少一种。循环伏安法-恒电流法表示先采用循环伏安法，然后采用恒电流法。
优选的，所述光学性能包括光学密度、光学透过率、反射率、发射率、色度中的至少一种。
优选的，所述光学性能涉及的光学波长包括X射线区、紫外光区、可见光区、红外光区、微波区以及无线电波区中的至少一种。
优选的，利用光度计测试电致变色器件的光学性能，从而获得所需的光学性能。
优选的，一种可控电致变色器件的光学性能调控方法，包括以下步骤：
启动电化学工作站，采用电化学方法对电致变色器件电致变色过程中的电化学反应进行有效转移电荷控制；
结合光学调控原理，对电致变色器件的光学性能进行定量精准调控，利用光度计测试电致变色器件的光学性能，从而获得所需的光学性能。
优选的，所述光学调控采用的公式如下：
其中，OD为电致变色过程中所需的光学密度(或称为光学吸收度)，OD0为所述电致变色器件在电致变色过程中的初始光学密度(或称为初始光学吸收度)，εi为电致变色过程中不同氧化还原反应的电-光转换效率，Qi为电致变色过程中发生的不同氧化还原反应的有效转移电荷密度，N为电致变色过程中发生的不同氧化还原反应的数量，It为电致变色过程中不同时刻t的电流密度。通过光学控制原理所示式子，基于对电化学调控过程中电荷的控制以及电压范围的监测，电致变色器件的光学密度能够被定量精确地调控，而不需要引入额外光感元件或装置对电致变色器件进行实施持续监测。
优选的，所述光学性能调控方法的光学调控精度误差小于5％；进一步优选的，所述光学性能调控方法的光学调控精度误差小于4％，甚至小于3％或小于1％。光学调控精度误差指理论值与实测值之间的误差。
优选的，制备所述电致变色器件的方法包括物理气相沉积法、化学气相沉积法、电化学法、涂覆法中的至少一种。
进一步优选的，所述物理气相沉积法包括磁控溅射法或蒸镀法。当电致变色层的材料为无机物时，采用物理气相沉积法来制备电致变色器件。
当电致变色层的材料为有机物时，采用电化学法、涂覆法来制备电致变色器件。例如可通过对有机物单体电聚合并沉积在导电基底上制备电致变色器件，或采用旋涂或刮涂将有机物涂覆在导电基底上来制备电致变色器件。
本发明的第三方面提供上述可控电致变色器件或可控电致变色器件的光学性能调控方法的应用。
具体的，本发明涉及上述可控电致变色器件或上述光学性能调控方法在光电领域中的应用。
优选的，所述光电领域包括变色玻璃、红外防护、光学伪装、智能窗或防眩目后视镜。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
(1)本发明所述可控电致变色器件包括电致变色器件、电流控制装置，所述电流控制装置通过采用如下所示的公式控制所述电致变色器件：所述可控电致变色器件是一种不依赖额外光感元件或装置对电致变色器件实时监测的光学性能调控系统。所述可控电致变色器件通过对电致变色器件在不同电化学氧化还原过程中电-光转换效率的精准评估，进而结合在不断电化学氧化还原过程中有效转移电荷密度的精准控制，从而实现电致变色器件光学性能的精确定量调控。
(2)本发明所述光学性能调控方法不需要引入额外光感元件与装置对电致变色器件进行实时持续监测，不仅降低了整个电致变色光学调控系统的复杂度，同时能够实现对其光学性能的精准调控，减少能耗，降低成本。所述光学性能调控方法的光学调控精度误差小于5％，甚至小于1％。
附图说明
图1为本发明实施例4光学性能调控方法对应的循环伏安法控制(理论值)与实时监测的光学透过率(实测值)，以及有效转移电荷密度及光学密度；
图2为本发明实施例17光学性能调控方法对应的恒电流法与时间控制(理论值)与实时监测的光学透过率(实测值)，以及有效转移电荷密度及光学密度；
图3为本发明实施例34光学性能调控方法对应的循环伏安法控制(理论值)与实时监测的光学透过率(实测值)，以及有效转移电荷密度及光学密度；
图4为本发明实施例35光学性能调控方法对应的恒电流法与时间控制(理论值)与实时监测的光学透过率(实测值)，以及有效转移电荷密度及光学密度；
图5为本发明实施例38光学性能调控方法对应的恒电流法与时间控制(理论值)与实时监测的光学透过率(实测值)，以及在不同氧化还原反应过程中的电-光转换效率；
图6为本发明实施例47光学性能调控方法对应的恒电压法与时间控制(理论值)与实时监测的光学透过率(实测值)，以及有效转移电荷密度及光学密度；
图7为本发明实施例45光学性能调控方法对应的循环伏安法控制(理论值)与实时光学密度的一阶导数，以及实施例46恒电流法与时间控制获得的有效转移电荷密度及光学密度(实测值)。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
实施例1-33：可控电致变色器件、光学性能调控方法
一种可控电致变色器件，包括电致变色器件、电化学工作站、紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)分光光度计；
电致变色器件作为电化学工作站的工作电极；
电致变色器件包括电致变色层和导电基底层，电致变色层的材料为氧化钨，导电基地层为ITO玻璃，电致变色层在导电基底层表面。
电致变色器件的制备方法为：在ITO玻璃上通过磁控溅射法来沉积电致变色层，电致变色层的厚度通过磁控溅射法的溅射时间控制(通过磁控溅射法在ITO玻璃上沉积材料层是本领域常规技术)。
上述可控电致变色器件的光学性能调控方法，包括以下步骤：
启动电化学工作站，采用电化学方法对电致变色器件电致变色过程中的电化学反应进行有效转移电荷控制；
结合光学调控原理，对电致变色器件的光学性能进行定量调控，利用紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)分光光度计测试电致变色器件的光学性能(光学密度)，从而获得所需的光学性能(光学密度)。
光学调控采用的公式如下：
其中，OD为电致变色过程中所需的光学密度，OD0为所述电致变色器件在电致变色过程中的初始光学密度，εi为电致变色过程中不同氧化还原反应的电-光转换效率，Qi为电致变色过程中发生的不同氧化还原反应的有效转移电荷密度，其中电-光转换效率仅取决于电致变色过程中所发生的氧化还原反应与材料本征物化特性，与电流密度、电荷密度等无关，N为电致变色过程中发生的不同氧化还原反应的数量，It为电致变色过程中不同时刻t的电流密度。通过光学控制原理所示式子，基于对电化学调控过程中电荷的控制以及电压范围的监测，电致变色器件的光学密度能够被定量精确地调控，而不需要引入额外光感元件或装置对电致变色器件进行实施持续监测。
电化学工作站的工作方式为三电极，其中电致变色器件作为工作电极，铂作为对电极，以Ag/AgCl为参比电极，LiClO4/碳酸丙烯酯溶液作为电解液。
实施例1-33采用上述方法对电致变色器件的光学性能(光学密度)调控过程中的参数及结果如表1所示(表1中的光学密度理论值通过上述式子计算得到，光学密度实测值通过紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)分光光度计测得)。
以实施例31为例，先采用循环伏安法对电致变色器件进行着色控制，截止电压是-0.5V(vs.Ag/AgCl)，然后通过恒电流法继续进行着色控制，截止电压为-1.0V(vs.Ag/AgCl)，电致变色器件的调控波长为550nm时，即可得到光学密度为0.703的可控电致变色器件。
表1：实施例1-33调控参数及结果
从表1可以看出，本发明采用如下光学调控原理：通过对氧化钨电致变色材料电-光转换效率评估以及不同电化学法控制过程中电荷的精准调控，可有效控制电致变色器件的光学性能(光学密度)，表现出很高的调控精度，光学密度误差普遍小于1％。
实施例34-44：可控电致变色器件、光学性能调控方法
与实施例1-33相比，实施例34-44改变电致变色层的材料种类，其余过程与实施例1-33类似，具体调控参数及结果如表2所示。
表2：实施例34-44调控参数及结果
由表2可知，本发明提出的电致变色器件的光学性能调控方法，应用于不同的电致变色材料体系，同样表现出很高的光学性能调控精度，光学密度误差普遍小于1％。
实施例45-60：可控电致变色器件、光学性能调控方法
一种可控电致变色器件，包括电致变色器件、电化学工作站、紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)分光光度计；
电致变色器件作为电化学工作站的工作电极；
电致变色器件的结构依次为导电基底层/电致变色层/离子导体层/离子储存层/导电基底层；氧化钨作为电致变色层，铌酸锂作为离子导体层，氧化镍或锰酸锂作为离子储存层，ITO玻璃作为导电基底层。电致变色器件通过磁控溅射法制得，电致变色器件各层的厚度通过磁控溅射法的溅射时间控制。导电基底层/电致变色层/离子导体层/离子储存层/导电基底层的厚度依次为120nm、300nm、200nm、400nm与300nm。
上述可控电致变色器件的光学性能调控方法，包括以下步骤：
启动电化学工作站，采用电化学方法对电致变色器件电致变色过程中的电化学反应进行有效转移电荷控制(例如实施例45中，采用循环伏安法(扫速为0.05V/s)对有效转移电荷进行控制，工作电压范围从-1.5V到2.0V；实施例46中，采用恒电流法(电流密度为0.1mA/cm2)对有效转移电荷进行控制，工作电压范围从-1.5V到2.0V；实施例47中，采用恒电压法(工作电压为-1.5V)对有效转移电荷进行控制，工作时间持续40s)；
结合光学调控原理，对电致变色器件的光学性能进行定量调控，利用紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)分光光度计测试电致变色器件的光学性能(光学密度)，从而获得所需的光学性能(光学密度)。为了体现本发明调控方法的先进性，在电致变色器件光学性能的电化学法调控过程中，采用原位光学性能监测，评估实测光学密度与理论值的误差。
光学控制采用的公式如下：
其中，OD为电致变色过程中所需的光学密度，OD0为所述电致变色器件在电致变色过程中的初始光学密度，εi为电致变色过程中不同氧化还原反应的电-光转换效率，Qi为电致变色过程中发生的不同氧化还原反应的有效转移电荷密度，其中电-光转换效率仅取决于电致变色过程中所发生的氧化还原反应与材料本征物化特性，与电流密度、电荷密度等无关，N为电致变色过程中发生的不同氧化还原反应的数量，It为电致变色过程中不同时刻t的电流密度。通过光学控制原理所示式子，基于对电化学调控过程中电荷的控制以及电压范围的监测，电致变色器件的光学密度能够被定量精确地调控，而不需要引入额外光感元件或装置对电致变色器件进行实施持续监测。
电化学工作站的工作方式为二电极，其中电致变色器件中紧邻电致变色层的导电基底层作为工作电极，紧邻离子储存层的导电基底层作为对电极与参比电极。
实施例45-60采用上述方法对电致变色器件的光学性能(光学密度)调控过程中的参数及结果如表3所示(表3中的光学密度理论值通过上述式子计算得到，光学密度实测值通过紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)分光光度计测得，表中M表示mol/L)。
表3：实施例45-60调控参数及结果
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从表3可知，本发明的调控方法对具有多层结构的电致变色器件也具有很高的光学性能调控精度，光学密度误差普遍小于1％。
图1为本发明实施例4光学性能调控方法对应的循环伏安法控制(理论值)与实时监测的光学透过率(实测值)，以及有效转移电荷密度及光学密度；图1(a)左侧纵坐标“Areacurrent”表示面积电流，右侧纵坐标“Transmittance”表示透过率，横坐标“Potential”表示电势，“Bleaching”表示褪色，“Coloring”表示着色。图1(b)左侧纵坐标“Area capacity”表示面积容量，右侧纵坐标“Optical density”表示光学密度，横坐标“Potential”表示电势，“Bleaching”表示褪色，“Coloring”表示着色。
图2为本发明实施例17光学性能调控方法对应的恒电流法与时间控制(理论值)与实时监测的光学透过率(实测值)，以及有效转移电荷密度及光学密度；图2(a)左侧纵坐标“Potential”表示电势，右侧纵坐标“Transmittance”表示透过率，横坐标“Time”表示时间。图2(b)左侧纵坐标“Area capacity”表示面积容量，右侧纵坐标“Optical density”表示光学密度，横坐标“Time”表示时间。
图3为本发明实施例34光学性能调控方法对应的循环伏安法控制(理论值)与实时监测的光学透过率(实测值)，以及有效转移电荷密度及光学密度；图3(a)左侧纵坐标“Areacurrent”表示面积电流，右侧纵坐标“Transmittance”表示透过率，横坐标“Potential”表示电势，“Bleaching”表示褪色，“Coloring”表示着色。图3(b)左侧纵坐标“Area Current”表示面积电流，右侧纵坐标“Derivative of OD”表示光学密度的导数，横坐标“Potential”表示电势。
图4为本发明实施例35光学性能调控方法对应的恒电流法与时间控制(理论值)与实时监测的光学透过率(实测值)，以及有效转移电荷密度及光学密度；图4(a)左侧纵坐标“Potential”表示电势，右侧纵坐标“Transmittance”表示透过率，横坐标“Time”表示时间。图4(b)左侧纵坐标“Area capacity”表示面积容量，右侧纵坐标“Optical density”表示光学密度，横坐标“Time”表示时间。
图5为本发明实施例38光学性能调控方法对应的恒电流法与时间控制(理论值)与实时监测的光学透过率(实测值)，以及在不同氧化还原反应过程中的电-光转换效率；图5(a)左侧纵坐标“Area current”表示面积电流，右侧纵坐标“Transmittance”表示透过率，横坐标“Potential”表示电势。图5(b)左侧纵坐标“Optical density”表示光学密度，横坐标“Area capacity”表示面积容量。
图6为本发明实施例47光学性能调控方法对应的恒电压法与时间控制(理论值)与实时监测的光学透过率(实测值)，以及有效转移电荷密度及光学密度；图6(a)左侧纵坐标“Area current”表示面积电流，右侧纵坐标“Transmittance”表示透过率，横坐标“Time”表示时间。图6(b)左侧纵坐标“Area capacity”表示面积容量，右侧纵坐标“Opticaldensity”表示光学密度，横坐标“Time”表示时间。
图7为本发明实施例45光学性能调控方法对应的循环伏安法控制(理论值)与实时光学密度的一阶导数，以及实施例46恒电流法与时间控制获得的有效转移电荷密度及光学密度(实测值)。图7(a)左侧纵坐标“Area current”表示面积电流，右侧纵坐标“1st-orderDerivative of OD”表示光学密度的一阶导数，横坐标“Time”表示时间。图7(b)左侧纵坐标“Area capacity”表示面积容量，右侧纵坐标“Optical density”表示光学密度，横坐标“Time”表示时间。
从图1-7中可以看出，通过结合循环伏安法与原位光学监测能够准确的评估电致变色器件的电-光转换效率。在此基础上，通过循环伏安法、恒电流法等不同的有效传输电荷控制方法能够对电致变色器件的光学性能进行精准控制。
本发明的光学性能调控方法也可适用于含有机-无机复合电致变色材料的电致变色器件。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (17)
1.一种可控电致变色器件，其特征在于，所述可控电致变色器件包括电致变色器件、电流控制装置；
所述电流控制装置通过采用如下所示的公式控制所述电致变色器件：
其中，OD为电致变色过程中所需的光学密度，OD0为所述电致变色器件在电致变色过程中的初始光学密度，εi为电致变色过程中不同氧化还原反应的电-光转换效率，Qi为电致变色过程中发生的不同氧化还原反应的有效转移电荷密度，N为电致变色过程中发生的不同氧化还原反应的数量，It为电致变色过程中不同时刻t的电流密度。
2.根据权利要求1所述的可控电致变色器件，其特征在于，所述电致变色器件至少包括电致变色层和导电基底层。
3.根据权利要求1所述的可控电致变色器件，其特征在于，所述可控电致变色器件中还包括电压控制装置。
4.根据权利要求1所述的可控电致变色器件，其特征在于，所述电流控制装置包括电化学工作站。
5.根据权利要求1所述的可控电致变色器件，其特征在于，所述可控电致变色器件中还包括电流监测装置和/或电压监测装置。
6.根据权利要求1-5任一项所述的可控电致变色器件，其特征在于，所述可控电致变色器件还包括光度计。
7.根据权利要求6所述的可控电致变色器件，其特征在于，所述光度计为紫外-可见-近红外分光光度计。
8.权利要求1-7中任一项所述的可控电致变色器件的光学性能调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
启动所述电流控制装置，采用电化学方法对所述电致变色器件电致变色过程中的电化学反应进行有效转移电荷控制；从而实现对所述电致变色器件的光学性能的定量精确调控。
9.根据权利要求8所述的光学性能调控方法，其特征在于，启动所述电流控制装置的同时，还启动电压控制装置，然后采用电化学方法对所述电致变色器件电致变色过程中的电化学反应进行有效转移电荷控制。
10.根据权利要求8所述的光学性能调控方法，其特征在于，对所述电致变色器件还采用电流监测装置和/或电压监测装置进行监测。
11.根据权利要求8所述的光学性能调控方法，其特征在于，所述电化学方法包括循环伏安法、恒电流法、恒电压法、交变电流法、脉冲电流法、交变电压法、脉冲电压法、梯度电压法、梯度电流法中的至少一种。
12.根据权利要求8所述的光学性能调控方法，其特征在于，所述电化学方法包括循环伏安法、恒电流法、恒电压法、循环伏安法-恒电流法、循环伏安法-恒电压法、恒电流法-恒电压法、循环伏安法-恒电压法-恒电流法中的至少一种。
13.根据权利要求8所述的光学性能调控方法，其特征在于，所述光学性能包括光学密度、光学透过率、反射率、发射率、色度中的至少一种。
14.根据权利要求8所述的光学性能调控方法，其特征在于，所述光学性能涉及的光学波长包括X射线区、紫外光区、可见光区、红外光区、微波区以及无线电波区中的至少一种。
15.根据权利要求8所述的光学性能调控方法，其特征在于，对所述电致变色器件的光学性能进行定量调控后，利用所述光度计测试电致变色器件的光学性能，获得所需的光学性能。
16.权利要求8-15中任一项所述的光学性能调控方法，其特征在于，所述光学性能调控方法的光学调控精度误差小于5％。
17.权利要求1-7中任一项所述的可控电致变色器件或权利要求8-16中任一项所述的光学性能调控方法在光电领域中的应用；优选的，所述光电领域包括变色玻璃、红外防护、光学伪装、智能窗或防眩目后视镜。
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