CN207867188U - 一种柔性电致变色隔热智能窗膜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种柔性电致变色隔热智能窗膜,该窗膜采用卷对卷磁控溅射或蒸镀等真空物理气相沉积工艺，在PET等柔性基材表面依次镀制透明导电膜层、电致变色功能膜层、固态薄膜电解质层、离子存储膜层、透明导电膜层，获得柔性电致变色功能窗膜；采用卷对卷磁控溅射连续镀膜工艺，在PET等柔性基材表面制备含银多层隔热窗膜；进一步，电致变色窗膜与隔热窗膜通过夹胶工艺复合，获得电致变色、隔热节能、同时兼具防爆、防飞溅的多功能智能窗膜。本实用新型柔性电致变色隔热智能窗膜，与传统低辐射隔热窗膜相比，可进一步降低窗户能耗50%以上；与现有电致变色玻璃产品相比成本更低、安装更便捷且安全性更高；与现有柔性电致变色薄膜研发技术相比，具备更优异的稳定性、更优异的节能隔热特性、工艺更适用于大尺寸窗膜批量生产等优势。

Description

一种柔性电致变色隔热智能窗膜

技术领域

本实用新型属于新材料制备领域，涉及建筑、汽车等领域窗玻璃上应用的节能智能贴膜，特别是一种柔性电致变色隔热智能窗膜。

背景技术

建筑节能是当今环保领域关注的重点问题，建筑能耗已占据人类社会总能耗的30%以上，其中通过门窗玻璃流失的能耗占据建筑总能耗的50%以上。因此，开发新型节能门窗玻璃材料，已成为降低建筑能耗最为有效的解决方法。目前，降低门窗玻璃能耗所广泛采用的技术主要包括中空玻璃、low-E低辐射镀膜玻璃和低辐射隔热窗膜。其中隔热窗膜是采用在现有玻璃上贴膜的方式实现隔热，应用更为灵活便捷，同时贴膜后可以有效防止玻璃爆裂与飞溅，在节能的同时提高玻璃安全性，已广泛应用于汽车玻璃与建筑玻璃。目前最先进的隔热窗膜是在柔性基材表面采用真空磁控溅射技术制备由纳米级厚度介质膜与银薄膜交替组成的多层薄膜结构，可以有效阻隔太阳辐射中的红外线与紫外线，提高玻璃窗的隔热性能，与没有贴膜的同种玻璃相比可以节约能耗30%以上。

隔热窗膜虽然对太阳紫外和红外波段辐射具有优异的调控阻隔性能，但是对太阳可见光辐射的调控能力不足。隔热膜系一般对可见光具有高透光率，要调节阳光亮度只能采用深色基材薄膜，但如果基材颜色过深会影响室内采光性，颜色过浅遮光效果又不明显。针对隔热窗膜存在的这些问题，一类新型的智能调光薄膜/玻璃近年来得到了广泛的研究，并已取得了初步的市场应用。目前，研究应用中的智能调光技术主要包括：聚合物分散液晶（PDLC）电致调光、电致变色（EC）、光控变色、温控变色等几种技术。实际应用相对比较成熟的为PDLC调光薄膜/玻璃，通过外加电场控制液晶分子的取向从而可以在透明与雾度两种状态下快速切换，但是仍存在工作电压偏高（50-70V）、透明状态需要保持电压、颜色单一等问题。电致变色玻璃基于锂离子在变色功能层中的注入/抽出，从而发生可逆颜色与透光率的变化，与PDLC调光玻璃相比具有透光率连续可调、颜色变化丰富、工作电压极低（低于5V）、能耗更低等显著优势。光控与温控变色技术仍停留在实验研发与小规模试用阶段，对太阳光与热的调控与节能效果仍不够理想。因此，目前电致变色玻璃已经成为最有潜力大规模替代现有low-E建筑玻璃的升级换代产品，可以实现在现有low-E节能玻璃基础上进一步降低能耗50%的优异节能效果。

电致变色玻璃最先由美国Sage公司率先实现批量生产，并已经获得了初步的市场应用，相关技术在中国专利CN102498434A、CN102460292A、CN106932995A中公开，提供的电致变色器件结构为透明导电层、电致变色功能层、电解质层、离子存储层、透明导电层，全部采用磁控溅射真空物理气相沉积工艺在玻璃表面镀膜制备。与以往传统的采用液体或凝胶状电解质的电致变色技术（主要应用于汽车后视镜、各类眼镜片、飞机窗口等小尺寸玻璃）相比，全磁控溅射工艺可以提供更优异的器件稳定性与大面积均匀性，可以制备大尺寸电致变色玻璃产品。但是，现有大尺寸电致变色玻璃产品仍存在成本昂贵、无法应用于现有建筑玻璃等关键问题，制约了其进一步的规模化市场应用。

一种低成本的替代方案是采用电致变色薄膜，即在柔性薄膜基材上制备电致变色器件，然后再贴于门窗玻璃表面。柔性薄膜与玻璃相比具有灵活性更高、可应用于现有玻璃、成本低、防爆防飞溅等优势。然而，目前柔性电致变色薄膜仍处于研究和小尺寸产品应用阶段，大尺寸柔性电致变色薄膜的批量制备问题仍未解决。中国专利CN102540610A公开了一种柔性电致变色膜，其电致变色膜层采用聚合物材料，电解质层采用吸附液体电解质的多孔薄膜组成。该技术方案的问题：有机电致变色材料与液体电解质都存在稳定性不足的问题，同时也难于制备大尺寸电致变色窗膜。中国专利CN104932168A和CN103969904A分别公开了一种柔性电致变色器件，涉及无机和有机电致变色材料，但是电解质采用液体电解质，仍然存在稳定性和大尺寸制备困难的问题。中国专利CN105573001 A公开了一种柔性电致变色薄膜，主要涉及一种银纳米线和氧化钨纳米线共组装的纳米线电致变色膜层，其电致变色器件技术方案所提供的电解质为聚合物固体电解质。该技术方案的问题：纳米线电致变色层难于实现大面积均匀生产，同时聚合物固态电解质电致变色响应速度较慢。此外，上述柔性电致变色薄膜相关专利均没有涉及作为节能门窗的窗膜应用，也没有提供薄膜对于不同波段太阳辐射能量的阻隔率数据，所以无法评估这些薄膜应用于建筑玻璃窗的节能效果。此外，电致变色薄膜应用于节能窗膜，还普遍存在透明状态下红外辐射阻隔率较低的问题，这会降低电致变色薄膜的节能效果。

为解决上述现有同类技术所存在的问题，包括现有电致变色玻璃的高成本、及现有柔性电致变色薄膜的稳定性不足、大尺寸制备困难、节能效果不够理想等问题，本实用新型提供了一种专门适用于建筑、汽车等门窗玻璃的柔性电致变色隔热智能窗膜的膜系设计方案，其中各层功能薄膜均采用高稳定性的固态无机材料，同时提供了一种适用于大尺寸连续生产的电致变色隔热窗膜卷对卷真空镀膜工艺，并且将电致变色薄膜与低辐射隔热薄膜集成，获得了透光率与颜色智能可控、高效阻隔太阳辐射、同时兼具防爆、防飞溅的电致变色隔热智能窗膜。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种柔性电致变色隔热智能窗膜的膜系结构，其中各层功能薄膜均采用高稳定性的固态无机材料，以解决现有同类技术的稳定性问题；同时提供了一种适用于大尺寸连续生产的电致变色隔热窗膜卷对卷制备工艺，以解决现有同类技术难于实现大尺寸柔性电致变色薄膜应用的问题。

为了实现上述技术目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种柔性电致变色隔热智能窗膜，其特征在于，该窗膜的膜系结构包括以下依次复合的各层：

第一柔性基材薄膜；

电致变色功能镀膜层，包括依次复合的第一透明导电层、电致变色功能层、离子电解质层、离子存储层、第二透明导电层；

夹胶层；

隔热多层结构镀膜层，包括多层交替复合的介质膜层和金属膜层；

第二柔性基材薄膜；

压敏背胶层；

离型膜。

其中，隔热多层结构镀膜层包括依次复合的第一介质膜层、第一金属膜层、第二介质膜层、第二金属膜层、第三介质膜层。

优选的，第一柔性基材薄膜和第二柔性基材薄膜为光学级的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜、聚酰亚胺（PI）薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）薄膜、聚乙烯（PE）薄膜、聚丙烯（PP）薄膜、尼龙（PA）薄膜中的一种。

优选的，第一柔性基材薄膜为光学级PET薄膜，透光率≥90%，雾度≤0.5%。

优选的，第一透明导电层和/或第二透明导电层为氧化铟锡（ITO）、氧化锌铝（AZO）、氧化锌镓（GZO）、氧化锡锑（ATO）、氧氟化锡（FTO）、纳米银线、纳米金属网格等透明导电材料中的一种或多层复合的透明导电薄膜。优选的，透明导电层为氧化铟锡（ITO）薄膜。

优选的，电致变色功能层采用阴极电致变色氧化物材料，包括：氧化钨（WO3）、氧化钒（V2O5）、氧化铌（Nb2O5）、氧化钛（TiO2）、氧化铋（BiO3）中的一种或多元掺杂复合的氧化物薄膜。更优选的，电致变色功能层为氧化钨（WO3）薄膜或者由氧化钛（TiO2）、氧化钒（V2O5）、氧化铌（Nb2O5）等元素掺杂的氧化钨（WO3）薄膜。

优选的，离子电解质层采用锂离子化合物材料，包括：钽酸锂（LiTaO3）、钴酸锂（LiCoO2）、锰酸锂（LiMn2O4）、磷酸锂（Li3PO4）、钛酸锂（Li4Ti5O12）其中之一制备的锂离子化合物薄膜。优选的，采用钽酸锂（LiTaO3）固态薄膜电解质。

优选的，离子存储层采用阳极电致变色氧化钨材料，包括：氧化镍（NiO）、氧化铱（IrOx）、氧化铑（Rh2O3）其中之一制备的阳极电致变色氧化钨材料薄膜。优选的，离子存储层选用氧化镍（NiO）薄膜。

优选的，隔热多层结构镀膜层中的介质膜层为透明氧化物或氮化物薄膜，包括：氧化硅（SiOx）、氮化硅（SiNx）、氧化钛（TiOx）、氧化锌（ZnO）、氧化铌（Nb2O5）、氧化锡（SnO2）、氧化铝（Al2O3）、氮化铝（AlN）等中的一种或多种。

优选的，隔热多层结构镀膜层中的金属膜层（42、44）为银（Ag）、金（Au）、镍（Ni）、铬（Cr）、铝（Al）、铜（Cu）或多元合金中的一种或几种金属膜复合的多层金属膜。

优选的，第二柔性基材薄膜和隔热多层结构镀膜层采用以下膜构成：第二柔性基材薄膜为PET薄膜、第一介质膜层为氧化硅（SiOx）薄膜与氧化铌（Nb2O5）薄膜构成的复合薄膜、第一金属膜层为银（Ag）、第二介质膜层为氧化铌（Nb2O5）薄膜、第二金属膜层为银（Ag）膜、第三介质膜层为氧化硅（SiOx）薄膜。

优选的，第二柔性基材薄膜和隔热多层结构镀膜层采用以下膜构成：第二柔性基材薄膜为PET薄膜、第一介质膜层为氮化硅（SiNx）薄膜与氧化铌（Nb2O5）薄膜构成的复合薄膜、第一金属膜层为银（Ag）、第二介质膜层为氧化铌（Nb2O5）薄膜、第二金属膜层为银（Ag）膜、第三介质膜层为氮化硅（SiNx）薄膜。

优选的，夹胶层所用胶粘材料的原料成分为丙烯酸酯类共聚物。

优选的，背胶层所用胶粘材料的原料成分为丙烯酸酯类共聚物。

优选的，离型膜优选PET薄膜。

如上所述的一种柔性电致变色隔热智能窗膜的制备工艺，其步骤包括：

步骤1，对第一柔性基材薄膜和第二柔性基材薄膜进行等离子体清洗与表面活化处理：等离子体由镀膜设备附带离子源提供，离子源的等离子体是基于高压气体放电原理产生；

步骤2，采用卷对卷真空物理气相沉积工艺，包括卷对卷磁控溅射工艺与卷对卷蒸镀工艺中的一种或两种联用，在第一柔性基材薄膜表面制备电致变色功能镀膜层，得第一复合基层；具体工艺步骤包括：

A、采用卷对卷磁控溅射工艺在第一柔性基材薄膜表面制备第一透明导电层，优选的，采用氧化铟锡（ITO）靶材，以直流溅射的方式制备氧化铟锡（ITO）透明导电薄膜作为第一透明导电层。氧化铟锡（ITO）透明导电薄膜的膜层厚度控制在50-200nm，可见光透光率90%以上，方阻20Ω/□以下；

B、在第一透明导电层表面，采用卷对卷磁控溅射工艺制备电致变色功能层，优选地卷对卷磁控溅射制备工艺为金属靶材直流反应溅射或氧化物靶材中频/射频溅射。优选的，采用金属钨靶材直流溅射或者氧化钨靶材中频溅射制备氧化钨（WO3）电致变色功能膜层。氧化钨（WO3）电致变色功能膜层的膜层厚度控制在200-500nm；

C、在电致变色功能镀膜层表面，采用卷对卷磁控溅射或者卷对卷蒸镀工艺制备固态的离子电解质层，优选地卷对卷磁控溅射工艺为锂化合物靶材射频溅射，包括采用高功率脉冲磁控溅射工艺提高电解质薄膜的生长速率。优选地卷对卷蒸镀制备工艺为感应热蒸发工艺或电子束蒸发工艺，所述电子束蒸发工艺包括基于大功率气体放电电子枪的电子束蒸发工艺。优选方案之一是，采用钽酸锂（LiTaO3）靶材射频溅射制备钽酸锂（LiTaO3）固态电解质薄膜。优选方案之二是，采用钽酸锂（LiTaO3）蒸发膜料蒸镀钽酸锂（LiTaO3）固态电解质薄膜。固态的离子电解质层厚度控制在500-1500nm；

D、在离子电解质层表面，进一步采用卷对卷磁控溅射工艺制备离子存储膜层。优选的，采用金属靶材直流反应溅射或氧化物靶材中频/射频溅射工艺，作为一种具体的优选方案，采用金属镍靶材直流溅射或者氧化镍（NiO）靶材射频溅射制备氧化镍（NiO）离子存储层，膜层厚度控制在100-200nm；

E、在离子存储膜层表面，进一步采用卷对卷磁控溅射工艺制备第二透明导电层。优选的，采用氧化铟锡（ITO）靶材制备氧化铟锡（ITO）透明导电薄膜，膜层厚度50-200nm，可见光透光率90%以上，方阻20Ω/□以下；

步骤3，采用卷对卷磁控溅射工艺，在第二柔性基材薄膜表面制备隔热多层结构镀膜层，得第二复合基层；具体工艺步骤为：

a、首先在第二柔性基材薄膜表面，采用卷对卷磁控溅射工艺制备第一介质膜层的打底膜层；优选地，采用的卷对卷磁控溅射制备工艺为金属靶材直流反应溅射、半导体硅靶材中频反应溅射或氧化物靶材射频溅射之一；优选采用的材料为氧化硅（SiOx）或氮化硅（SiNx），厚度1-10nm；

b、采用卷对卷磁控溅射工艺，继续沉积第一介质膜层的第一介质基膜，优选地，采用的卷对卷磁控溅射制备工艺为金属靶材直流反应溅射、半导体硅靶材中频反应溅射或氧化物靶材射频溅射之一；优选采用的材料为氧化铌（Nb2O5）或者氧化钛（TiO2），膜层厚度10-30nm；

c、采用卷对卷磁控溅射工艺，继续沉积第一金属膜层，优选地，采用的卷对卷磁控溅射制备工艺为金属靶材直流溅射，金属靶材为银（Ag），膜层厚度5-20nm；

d、采用卷对卷磁控溅射工艺，继续沉积第二介质膜层，优选地，采用的卷对卷磁控溅射制备工艺为金属靶材直流反应溅射、半导体硅靶材中频反应溅射或氧化物靶材射频溅射之一；优选采用的材料为氧化铌（Nb2O5）或者氧化钛（TiO2），膜层厚度10-30nm；

e、采用卷对卷磁控溅射工艺，继续沉积第二金属膜层，优选地，采用的卷对卷磁控溅射制备工艺为金属靶材直流溅射，金属靶材为银（Ag），膜层厚度5-20nm；

f、采用卷对卷磁控溅射工艺，继续沉积第三介质膜层的第三介质基膜，优选地，采用的卷对卷磁控溅射制备工艺为金属靶材直流反应溅射、半导体硅靶材中频反应溅射或氧化物靶材射频溅射之一；优选采用的材料为氧化铌（Nb2O5）或者氧化钛（TiO2），膜层厚度10-30nm；

g、采用卷对卷磁控溅射工艺，继续沉积第三介质膜层的保护层，优选地，采用的卷对卷磁控溅射制备工艺为金属靶材直流反应溅射、半导体硅靶材中频反应溅射或氧化物靶材射频溅射之一；优选采用的材料为氧化硅（SiOx）或氮化硅（SiNx），厚度1-10nm；

步骤4，采用卷对卷涂布工艺，在第二复合基层的隔热多层结构镀膜层表面涂胶形成夹胶层，然后与第一复合基层的电致变色功能镀膜层胶粘层压复合，得复合基层；优选地，卷对卷涂布工艺包括胶粘层压复合后UV固化工艺，夹胶层采用的胶液成分为丙烯酸酯类共聚物；

步骤5，采用卷对卷涂布工艺，在复合基层的第二柔性基材薄膜背面涂布压敏背胶形成压敏背胶层，然后在压敏背胶层表面复合离型膜。优选地，背胶层采用的胶液成分为丙烯酸酯类共聚物。

至此，本实用新型提出的柔性电致变色隔热智能窗膜制备完成，窗膜整体厚度最终在50-150μm之间，宽幅在1.2-2.4米之间。其他厚度和宽幅窗膜也可以通过对工艺方案进行适当调整来实现，也属于本专利的保护范围。

本实用新型提出的柔性电致变色隔热智能窗膜的应用，将其上的离型膜层撕去，以贴膜方式固定于玻璃窗表面。该窗膜另一具体的应用，应用于制作双层夹胶玻璃，先贴于一片玻璃表面，然后与另外一片玻璃制备双层夹胶玻璃或双层中空玻璃。该窗膜更进一步的应用，该窗膜应用于制备三玻两腔、四玻三腔等节能玻璃门窗，应用方式为将该窗膜粘贴于一片或数片玻璃表面，然后与其他一片或数片玻璃制备成双层中空玻璃或者多层中空玻璃。此外，基于本实用新型柔性电致变色隔热智能窗膜的技术思想，在建筑、汽车等领域门窗上的其他应用形式，也属于本实用新型专利的保护范围。

本实用新型的优点及有益效果：

本实用新型提出的柔性电致变色薄膜，所有膜层工艺都采用卷对卷真空物理气相沉积工艺完成，透明导电层、电致变色功能层、离子电解质层与离子存储层均为无机材料固态薄膜，与现有技术中的柔性电致变色薄膜相比具有更优异的稳定性和更快的变色响应速度；所采用的卷对卷磁控溅射与真空蒸镀工艺，可以实现大尺寸电致变色薄膜的制备并适于规模化生产；同时真空沉积工艺过程清洁，没有传统化学湿法制备工艺中的化学废液排放；本实用新型公开的柔性电致变色与隔热一体化膜系，将电致变色功能膜系与低辐射隔热膜系集成到一起，可以有效改进单一电致变色薄膜在透明状态下的红外热辐射阻隔率，进一步提高窗膜的节能隔热效果，同时使窗膜具备智能调光调色效果。

本实用新型柔性电致变色隔热智能窗膜在提供优异节能效果的同时，可以电控调光调色，可进一步嵌入智能家居与楼宇管理系统，实现智能自动调节光线透过率，降低空调能耗，同时防止眩光从而提高室内人员舒适性与工作效率，并能有效防止室内珍贵物品的老化，为市场提供了一种兼具节能、智能、安全、舒适于一体的多功能智能窗膜产品。

附图说明

图1是本实用新型柔性电致变色隔热智能窗膜的膜系结构设计示意图。

图2是本实用新型柔性电致变色隔热智能窗膜对太阳辐射的调制原理图。

图3是本实用新型柔性电致变色隔热智能窗膜对太阳辐射的调制原理图。

图4是本实用新型柔性电致变色隔热智能窗膜变色前后的透光光谱曲线。

具体实施方式

下面通过实施例以进一步阐明本实用新型具体的实施过程，但本实用新型决非仅局限于实施例。基于本实用新型思想的其他实施方式，均在本实用新型的保护范围之内。

实施例1：如图1所示，一种柔性电致变色隔热智能窗膜，该窗膜的膜系结构包括以下依次复合的各层：

第一柔性基材薄膜10；

电致变色功能镀膜层20，包括依次复合的第一透明导电层21、电致变色功能层22、离子电解质层23、离子存储层24、第二透明导电层25；

夹胶层30；

隔热多层结构镀膜层40，包括多层交替复合的介质膜层41、43、45和金属膜层42、44；

在本实施例中，隔热多层结构镀膜层40包括依次复合的第一介质膜层45、第一金属膜层44、第二介质膜层43、第二金属膜层42、第三介质膜层41，其中第一介质膜层45和第三介质膜层41均为双层介质复合膜，第一介质膜层45包括打底膜层和第一介质基膜，第三介质膜层41包括第三介质基膜和保护层；

第二柔性基材薄膜50；

压敏背胶层60；

离型膜70。

在本实施例中，第一柔性基材薄膜10和第二柔性基材薄膜50为光学级的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜，透光率≥90%，雾度≤0.5%。当然也可以采用聚酰亚胺薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、尼龙薄膜中的一种，第一柔性基材薄膜10和第二柔性基材薄膜50也可以采用不同材料的薄膜。

在本实施例中，第一透明导电层21和第二透明导电层25为氧化铟锡透明导电薄膜，膜层厚度为50-200nm，当然也可以采用氧化锌铝、氧化锌镓、氧化锡锑、氧氟化锡、纳米银线、纳米金属网格中的一种或多种复合的透明导电薄膜，第一透明导电层21和第二透明导电层25也可以采用不同材料的薄膜。

在本实施例中，电致变色功能层22为氧化钨薄膜，膜层厚度为200-500nm，当然也可以采用氧化钒、氧化铌、氧化钛、氧化铋中的一种或多种掺杂复合的氧化物薄膜。

在本实施例中，离子电解质层23为钽酸锂薄膜，膜层厚度为500-1500nm，当然也可以采用钴酸锂、锰酸锂、磷酸锂、钛酸锂其中之一制备的锂离子化合物薄膜。

在本实施例中，离子存储层24为氧化镍薄膜，膜层厚度为100-200nm，当然也可以采用氧化铱、氧化铑其中之一制备的阳极电致变色氧化钨材料薄膜。

在本实施例中，隔热多层结构镀膜层40中的第一介质膜层45包括打底膜和第一介质基膜，第一介质膜层45的打底膜层为氧化硅薄膜，膜层厚度1-10nm；

第一介质膜层45的第一介质基膜为氧化铌薄膜，膜层厚度10-30nm；

第二介质膜层43为氧化铌薄膜，膜层厚度10-30nm；

第三介质膜层41包括第三介质基膜和保护层，第三介质膜层41的第三介质基膜为氧化铌薄膜，厚度10-30nm；

第三介质膜层41的保护层为氧化硅薄膜，厚度1-10nm；

当然，介质膜层41、43、45也可以采用氧化硅薄膜、氧化钛薄膜、氧化锌薄膜、氧化铌薄膜、氧化锡薄膜、氧化铝薄膜、氮化硅薄膜、氮化铝薄膜中的一种或多种复合。

在本实施例中，隔热多层结构镀膜层40中的第一金属膜层44和第二金属膜层42均为银膜，当然也可以采用金膜、镍膜、铬膜、铝膜、铜膜、多元合金膜中的一种或几种金属膜复合的多层金属膜。

在本实施例中，夹胶层30和背胶层60所用胶粘材料的原料成分为丙烯酸酯类共聚物。

在本实施例中，离型膜70为PET薄膜。

本实施例中，成品窗膜整体厚度最终在50-150μm之间，宽幅在1.2-2.4米之间。

本实用新型柔性电致变色隔热智能窗膜的调光隔热原理如图2和图3所示，窗膜的透光光谱曲线如图4。一种柔性电致变色隔热智能窗膜的第一透明导电层21和第二透明导电层25分别连接电源的正、负极，在没有外加电压的情况下，电致变色功能层22呈现透明状态，整个电致变色隔热智能窗膜对可见光具有较高透光率（70%）。对于紫外波段的太阳光，可以被窗膜吸收，紫外阻隔率在99%以上；而对于红外波段的太阳辐射，可以被窗膜中的金属膜层与透明导电层反射，红外阻隔率在90%以上，太阳能总阻隔率50%以上。在向窗膜的电致变色膜系施加正向电压的情况下，Li+离子注入到电致变色功能层22中，诱发该膜层颜色变深，根据膜层成分不同，可变为深蓝色、褐色、紫色等多种颜色，伴随可见光透光率的急剧下降。透光率可以根据施加电压不同而进行调节，完全变色之后可见光透光率在5%以下。紫外阻隔率仍在99%以上，红外阻隔率与变色之前相比进一步提高至97%以上，太阳能总阻隔率提高至93%以上，其节能效果超越现有低辐射膜玻璃、低辐射隔热膜、电致变色玻璃等产品。采用本实用新型电致变色隔热窗膜，可以在现有低辐射隔热窗玻璃的基础上降低窗户能耗50%以上。

实施例2：本实用新型一种柔性电致变色隔热智能窗膜的应用：将上述窗膜直接应用于窗玻璃内表面，应用方式为撕去离型膜70在窗玻璃80表面贴膜。

实施例3：本实用新型一种柔性电致变色隔热智能窗膜的应用：将上述窗膜应用于制作双层夹胶玻璃，应用方式为将该窗膜夹于两片玻璃中间，通过层压工艺制备可得双层夹胶玻璃。

实施例4：本实用新型一种柔性电致变色隔热智能窗膜的应用：将上述窗膜应用于制作双层中空玻璃或者多层中空玻璃，应用方式为将该窗膜粘贴于一片或数片玻璃表面，然后与其他一片或数片玻璃制备成双层中空玻璃或者多层中空玻璃。

实施例5：一种柔性电致变色隔热智能窗膜的制备工艺，其步骤包括：

1. 制备第一复合基层：采用厚度为23μm、透光率≥90%、雾度≤0.5%的光学PET薄膜为第一柔性基材薄膜，按照如下工艺步骤制备电致变色功能膜系，即第一复合基层：

1)对第一柔性基材薄膜10进行等离子体表面清洗与活化处理。

2)第一柔性基材薄膜10表面，采用卷对卷磁控溅射工艺，直流溅射氧化铟锡（ITO）透明导电薄膜形成第一透明导电层21，氧化铟锡（ITO）膜层厚度100nm，可见光透光率92%，方阻15Ω/□。

3)在第一透明导电层21表面，进一步采用氧化钨（WO3）靶材，中频溅射氧化钨（WO3）形成电致变色功能层22，膜层厚度200nm。

4)在电致变色功能层22表面，进一步采用卷对卷磁控溅射工艺，以钽酸锂（LiTaO3）为靶材，射频溅射制备钽酸锂（LiTaO3）固态电解质薄膜，形成离子电解质层23，膜层厚为500nm。

5)在离子电解质层23表面，进一步采用氧化镍（NiO）靶材射频溅射制备氧化镍（NiO）离子存储层，形成离子存储层24，膜层厚度100nm。

6)在离子存储层24表面，继续采用磁控溅射工艺制备氧化铟锡（ITO）顶电极，形成第二透明导电层25，膜层厚度100nm。

经上述步骤，制备得到复合第一柔性基材薄膜10和电致变色功能镀膜层20的第一复合基层。

2. 制备第二复合基层：采用厚度为23μm、透光率≥90%、雾度≤0.5%的光学PET薄膜为第二柔性基材薄膜，按照如下工艺步骤制备低辐射隔热膜系，即第二复合基层：

1) 对第二柔性基材薄膜进行表面等离子体处理；

2) 首先在第二柔性基材薄膜表面，采用卷对卷磁控溅射工艺氧化硅（SiOx）靶中频反应溅射，制备氧化硅（SiOx）打底膜层，形成第一介质膜层45的打底膜层；厚度10nm。

3) 以氧化铌（Nb2O5）靶材射频溅射，继续沉积氧化铌（Nb2O5）介质层，形成第一介质膜层45的第一介质基膜；薄膜厚度15nm。

4) 采用银靶材直流溅射沉积金属（Ag）层，形成金第一属膜层44，厚度10nm。

5) 以氧化铌（Nb2O5）靶材射频溅射，继续沉积氧化铌（Nb2O5）介质层，形成第二介质膜层43，厚度30nm。

6) 采用银靶材直流溅射沉积金属（Ag）层，形成第二金属膜层42，厚度15nm。

7) 以氧化铌（Nb2O5）靶材射频溅射，继续沉积氧化铌（Nb2O5）介质层，形成第三介质膜层45的第三介质基膜；薄膜厚度15nm。

8) 采用氧化硅（SiOx）靶中频反应溅射，制备氧化硅（SiOx）介质保护层，形成第三介质膜层45的保护层，厚度15nm。

经上述步骤，制备得到复合第二柔性基材薄膜50和隔热多层结构镀膜层40的第二复合基层。

3. 采用卷对卷涂布工艺，在复合第二柔性基材薄膜50和隔热多层结构镀膜层40的第二复合基层表面涂布胶液形成夹胶层30，涂布所用胶液成分为丙烯酸酯类共聚物，涂布后与复合第一柔性基材薄膜10和电致变色功能镀膜层20的第一复合基层夹胶复合。

4. 采用卷对卷涂布工艺，在第二复合基层背面涂布压敏胶，形成压敏背胶层60，涂布所用胶液成分为丙烯酸酯类共聚物，然后在压敏背胶层60表面复合离型膜70。

实施例6：一种柔性电致变色隔热智能窗膜的制备工艺，其步骤包括：

1. 制备第一复合基层：采用厚度为36μm、透光率≥90%、雾度≤0.5%的光学PET薄膜为第一柔性基材薄膜，按照如下工艺步骤制备电致变色功能膜系，即第一复合基层：

1)对第一柔性基材薄膜10进行等离子体表面清洗与活化处理。

2)第一柔性基材薄膜10表面，采用卷对卷磁控溅射工艺，直流溅射氧化铟锡（ITO）透明导电薄膜形成第一透明导电层21，氧化铟锡（ITO）膜层厚度100nm，可见光透光率92%，方阻15Ω/□。

3)在第一透明导电层21表面，进一步采用金属钨靶材，直流反应溅射氧化钨（WO3）形成电致变色功能层22，膜层厚度350nm。

4)在电致变色功能层22表面，进一步采用卷对卷真空蒸镀工艺，制备钽酸锂（LiTaO3）固态电解质薄膜，形成离子电解质层23，膜厚为1000nm。

5)在离子电解质层23表面，进一步采用氧化镍（NiO）靶材射频溅射制备氧化镍（NiO）离子存储层，形成离子存储层24，膜层厚度120nm。

6)在离子存储层24表面，继续采用磁控溅射工艺制备氧化铟锡（ITO）顶电极，形成第二透明导电层25，膜层厚度100nm。

经上述步骤，制备得到复合第一柔性基材薄膜10和电致变色功能镀膜层20的第一复合基层。

2. 制备第二复合基层：采用厚度为23μm、透光率≥90%、雾度≤0.5%的光学PET薄膜为第二柔性基材薄膜，按照如下工艺步骤制备低辐射隔热膜系，即第二复合基层：

1) 对第二柔性基材薄膜50进行表面等离子体处理；

2) 首先在第二柔性基材薄膜50表面，采用卷对卷磁控溅射工艺氮化硅（SiNx）靶中频反应溅射，制备氮化硅（SiNx）打底膜层，形成第一介质膜层45的打底膜层；厚度10nm。

3) 以氧化铌（Nb2O5）靶材射频溅射，继续沉积氧化铌（Nb2O5）介质层，形成第一介质膜层45的第一介质基膜；薄膜厚度15nm。

4) 采用银靶材直流溅射沉积金属（Ag）层，形成金第一属膜层44，厚度10nm。

5) 以氧化铌（Nb2O5）靶材射频溅射，继续沉积氧化铌（Nb2O5）介质层，形成第二介质膜层43，厚度30nm。

6) 采用银靶材直流溅射沉积金属（Ag）层，形成第二金属膜层42，厚度15nm。

7) 以氧化铌（Nb2O5）靶材射频溅射，继续沉积氧化铌（Nb2O5）介质层，形成第三介质膜层45的第三介质基膜；薄膜厚度15nm。

8) 采用氮化硅（SiNx）靶中频反应溅射，制备氮化硅（SiNx）介质保护层，形成第三介质膜层45的保护层，厚度15nm。

经上述步骤，制备得到复合第二柔性基材薄膜50和隔热多层结构镀膜层40的第二复合基层。

3. 采用卷对卷涂布工艺，在复合第二柔性基材薄膜50和隔热多层结构镀膜层40的第二复合基层表面涂布胶液形成夹胶层30，涂布所用胶液成分为丙烯酸酯类共聚物，涂布后与复合第一柔性基材薄膜10和电致变色功能镀膜层20的第一复合基层夹胶复合。

4. 采用卷对卷涂布工艺，在第二复合基层背面涂布压敏胶，形成压敏背胶层60，涂布所用胶液成分为丙烯酸酯类共聚物，然后在压敏背胶层60表面复合离型膜70。

实施例7：一种柔性电致变色隔热智能窗膜的制备工艺，其步骤包括：

1. 制备第一复合基层：采用厚度为50μm、透光率≥90%、雾度≤0.5%的光学PET薄膜为第一柔性基材薄膜，按照如下工艺步骤制备电致变色功能膜系，即第一复合基层：

1)对第一柔性基材薄膜10进行等离子体表面清洗与活化处理。

2)第一柔性基材薄膜10表面，采用卷对卷磁控溅射工艺，直流溅射氧化铟锡（ITO）透明导电薄膜形成第一透明导电层21，氧化铟锡（ITO）膜层厚度150nm，可见光透光率90%，方阻10Ω/□。

3)在第一透明导电层21表面，进一步采用金属钨靶材，通入氩（Ar)与氧（O2）混合气体，直流反应溅射氧化钨（WO3）电致变色功能膜，形成电致变色功能层22，膜层厚度400nm。

4)在电致变色功能层22表面，进一步采用卷对卷真空蒸镀工艺，制备钽酸锂（LiTaO3）固态电解质薄膜，形成离子电解质层23，膜厚为1000nm。

5)在离子电解质层23表面，进一步采用氧化镍（NiO）靶材射频溅射制备氧化镍（NiO）离子存储层，形成离子存储层24，膜层厚度150nm。

6)在离子存储层24表面，继续采用磁控溅射工艺制备氧化铟锡（ITO）顶电极，形成第二透明导电层25，膜层厚度150nm。

经上述步骤，制备得到复合第一柔性基材薄膜10和电致变色功能镀膜层20的第一复合基层。

2. 制备第二复合基层：采用厚度为23μm、透光率≥90%、雾度≤0.5%的光学PET薄膜为第二柔性基材薄膜，按照如下工艺步骤制备低辐射隔热膜系，即第二复合基层：

1) 对第二柔性基材薄膜50进行表面等离子体处理；

2) 首先在第二柔性基材薄膜50表面，采用卷对卷磁控溅射工艺氧化硅（SiOx）靶中频反应溅射，制备氧化硅（SiOx）打底膜层，形成第一介质膜层45的打底膜层；厚度10nm。

3) 以金属钛（Ti）靶材直流溅射，继续沉积氧化钛（TiO2）介质层，形成第一介质膜层45的第一介质基膜；薄膜厚度15nm。

4) 采用银靶材直流溅射沉积金属（Ag）层，形成金第一属膜层44，厚度10nm。

5) 以金属钛（Ti）靶材直流溅射，继续沉积氧化钛（TiO2）介质层，形成第二介质膜层43，厚度30nm。

6) 采用银靶材直流溅射沉积金属（Ag）层，形成第二金属膜层42，厚度15nm。

7) 以金属钛（Ti）靶材直流溅射，继续沉积氧化钛（TiO2）介质层，形成第三介质膜层45的第三介质基膜；薄膜厚度15nm。

8) 采用氧化硅（SiOx）靶中频反应溅射，制备氧化硅（SiOx）介质保护层，形成第三介质膜层45的保护层，厚度15nm。

经上述步骤，制备得到复合第二柔性基材薄膜50和隔热多层结构镀膜层40的第二复合基层。

3. 采用卷对卷涂布工艺，在复合第二柔性基材薄膜50和隔热多层结构镀膜层40的第二复合基层表面涂布胶液形成夹胶层30，涂布所用胶液成分为丙烯酸酯类共聚物，涂布后与复合第一柔性基材薄膜10和电致变色功能镀膜层20的第一复合基层夹胶复合。

4. 采用卷对卷涂布工艺，在第二复合基层背面涂布压敏胶，形成压敏背胶层60，涂布所用胶液成分为丙烯酸酯类共聚物，然后在压敏背胶层60表面复合离型膜70。

实施例8：一种柔性电致变色隔热智能窗膜的制备工艺，其步骤包括：

1. 制备第一复合基层：采用厚度为50μm、透光率≥90%、雾度≤0.5%的光学PET薄膜为第一柔性基材薄膜，按照如下工艺步骤制备电致变色功能膜系，即第一复合基层：

1)对第一柔性基材薄膜10进行等离子体表面清洗与活化处理。

2)第一柔性基材薄膜10表面，采用卷对卷磁控溅射工艺，直流溅射氧化铟锡（ITO）透明导电薄膜形成第一透明导电层21，氧化铟锡（ITO）膜层厚度150nm，可见光透光率90%，方阻10Ω/□。当然，除去氧化铟锡（ITO）以外也可以采用氧化锌铝（AZO）、氧化锌镓（GZO）、氧化锡锑（ATO）、氧氟化锡（FTO）、纳米银线、纳米金属网格等透明导电材料中的一种或多层复合的透明导电薄膜，只要确保导电薄膜的可见光透光率在90%以上，方阻在20Ω/□以下即可。

3)在第一透明导电层21表面，进一步采用金属钨靶材，通入氩（Ar)与氧（O2）混合气体，直流反应溅射氧化钨（WO3）电致变色功能膜，形成电致变色功能层22，膜层厚度500nm。电致变色功能层22可以采用氧化钨（WO3）、氧化钒（V2O5）、氧化铌（Nb2O5）、氧化钛（TiO2）、氧化铋（BiO3）中的一种或多元掺杂复合的氧化物薄膜。更佳的方案是电致变色功能层为氧化钨（WO3）薄膜或者由氧化钛（TiO2）、氧化钒（V2O5）、氧化铌（Nb2O5）等元素掺杂的氧化钨（WO3）薄膜。只要控制电致变色功能镀膜层22的厚度在200-500nm之间即可。

4)在电致变色功能层22表面，进一步采用卷对卷真空蒸镀工艺，制备钽酸锂（LiTaO3）固态电解质薄膜，形成离子电解质层23，膜厚为1500nm。离子电解质层23可以采用锂离子化合物材料，包括：钽酸锂（LiTaO3）、钴酸锂（LiCoO2）、锰酸锂（LiMn2O4）、磷酸锂（Li3PO4）、钛酸锂（Li4Ti5O12）其中之一制备的锂离子化合物薄膜。优选的，采用钽酸锂（LiTaO3）固态薄膜电解质。离子电解质层23的厚度在500-1500nm之间即可。

5)在离子电解质层23表面，进一步采用氧化镍（NiO）靶材射频溅射制备氧化镍（NiO）离子存储层，形成离子存储层24，膜层厚度200nm。离子存储层24采用阳极电致变色氧化钨材料，包括：氧化镍（NiO）、y氧化铱（IrOx）、氧化铑（Rh2O3）其中之一制备的阳极电致变色氧化钨材料薄膜。优选的，离子存储层选用氧化镍（NiO）薄膜。制备的离子存储层24的厚度在100-200nm之间即可。

6)在离子存储层24表面，继续采用磁控溅射工艺制备氧化铟锡（ITO）顶电极，形成第二透明导电层25，膜层厚度150nm。当然，除去氧化铟锡（ITO）以外也可以采用氧化锌铝（AZO）、氧化锌镓（GZO）、氧化锡锑（ATO）、氧氟化锡（FTO）、纳米银线、纳米金属网格等透明导电材料中的一种或多层复合的透明导电薄膜，只要确保导电薄膜的可见光透光率在90%以上，方阻在20Ω/□以下即可。

经上述步骤，制备得到复合第一柔性基材薄膜10和电致变色功能镀膜层20的第一复合基层。

2. 制备第二复合基层：采用厚度为23μm、透光率≥90%、雾度≤0.5%的光学PET薄膜为第二柔性基材薄膜，按照如下工艺步骤制备低辐射隔热膜系，即第二复合基层：

1) 对第二柔性基材薄膜50进行表面等离子体处理；

2) 首先在第二柔性基材薄膜50表面，采用卷对卷磁控溅射工艺氧化硅（SiOx）靶中频反应溅射，制备氧化硅（SiOx）打底膜层，形成第一介质膜层45的打底膜层；厚度10nm。氧化硅（SiOx）或氮化硅（SiNx）制备打底膜层均可，厚度1-10nm即可。

3) 以金属钛（Ti）靶材直流溅射，继续沉积氧化钛（TiO2）介质层，形成第一介质膜层45的第一介质基膜；薄膜厚度10nm。介质膜层45为透明氧化物或氮化物薄膜，可以采用氧化硅（SiOx）、氮化硅（SiNx）、氧化钛（TiOx）、氧化锌（ZnO）、氧化铌（Nb2O5）、氧化锡（SnO2）、氧化铝（Al2O3）、氮化铝（AlN）等中的一种或多种，膜层厚度在10-30nm之间即可。

4) 采用银靶材直流溅射沉积金属（Ag）层，形成金第一属膜层44，厚度20nm。金属膜层42、44可以采用银（Ag）、金（Au）、镍（Ni）、铬（Cr）、铝（Al）、铜（Cu）或多元合金中的一种或几种金属膜复合的多层金属膜，金属膜层42、44厚度在5-20nm之间。

5) 以金属钛（Ti）靶材直流溅射，继续沉积氧化钛（TiO2）介质层，形成第二介质膜层43，厚度30nm。介质膜层45为透明氧化物或氮化物薄膜，可以采用氧化硅（SiOx）、氮化硅（SiNx）、氧化钛（TiOx）、氧化锌（ZnO）、氧化铌（Nb2O5）、氧化锡（SnO2）、氧化铝（Al2O3）、氮化铝（AlN）等中的一种或多种，膜层厚度在10-30nm之间即可。

6) 采用银靶材直流溅射沉积金属（Ag）层，形成第二金属膜层42，厚度5nm。金属膜层42、44可以采用银（Ag）、金（Au）、镍（Ni）、铬（Cr）、铝（Al）、铜（Cu）或多元合金中的一种或几种金属膜复合的多层金属膜，金属膜层42、44厚度在5-20nm之间。

7) 以金属钛（Ti）靶材直流溅射，继续沉积氧化钛（TiO2）介质层，形成第三介质膜层45的第三介质基膜；薄膜厚度10nm。介质膜层45为透明氧化物或氮化物薄膜，可以采用氧化硅（SiOx）、氮化硅（SiNx）、氧化钛（TiOx）、氧化锌（ZnO）、氧化铌（Nb2O5）、氧化锡（SnO2）、氧化铝（Al2O3）、氮化铝（AlN）等中的一种或多种，膜层厚度在10-30nm之间即可。

8) 采用氧化硅（SiOx）靶中频反应溅射，制备氧化硅（SiOx）介质保护层，形成第三介质膜层45的保护层，厚度15nm。第三介质膜层45的保护层可以采用的卷对卷磁控溅射制备工艺为金属靶材直流反应溅射、半导体硅靶材中频反应溅射或氧化物靶材射频溅射之一；采用的材料可以为氧化硅（SiOx）或氮化硅（SiNx），厚度1-10nm即可。

经上述步骤，制备得到复合第二柔性基材薄膜50和隔热多层结构镀膜层40的第二复合基层。

3. 采用卷对卷涂布工艺，在复合第二柔性基材薄膜50和隔热多层结构镀膜层40的第二复合基层表面涂布胶液形成夹胶层30，涂布所用胶液成分为丙烯酸酯类共聚物，涂布后与复合第一柔性基材薄膜10和电致变色功能镀膜层20的第一复合基层夹胶复合。

4. 采用卷对卷涂布工艺，在第二复合基层背面涂布压敏胶，形成压敏背胶层60，涂布所用胶液成分为丙烯酸酯类共聚物，然后在压敏背胶层60表面复合离型膜70。

Claims (9)

1.一种柔性电致变色隔热智能窗膜，其特征在于，该窗膜的膜系结构包括以下依次复合的各层：

第一柔性基材薄膜（10）；

电致变色功能镀膜层（20），包括依次复合的第一透明导电层（21）、电致变色功能层（22）、离子电解质层（23）、离子存储层（24）、第二透明导电层（25）；

夹胶层（30）；

隔热多层结构镀膜层（40），包括多层交替复合的介质膜层（41、43、45）和金属膜层（42、44）；

第二柔性基材薄膜（50）；

压敏背胶层（60）；

离型膜（70）。

2.根据权利要求1所述的一种柔性电致变色隔热智能窗膜，其特征在于，隔热多层结构镀膜层（40）包括依次复合的第一介质膜层（45）、第一金属膜层（44）、第二介质膜层（43）、第二金属膜层（42）、第三介质膜层（41）。

3.根据权利要求1所述的一种柔性电致变色隔热智能窗膜，其特征在于，第一柔性基材薄膜（10）和/或第二柔性基材薄膜（50）为光学级的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、尼龙薄膜中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种柔性电致变色隔热智能窗膜，其特征在于，第一透明导电层（21）和/或第二透明导电层（25）为氧化铟锡薄膜、氧化锌铝薄膜、氧化锌镓薄膜、氧化锡锑薄膜、氧氟化锡薄膜、纳米银线、纳米金属网格中的一种透明导电薄膜。

5.根据权利要求1所述的一种柔性电致变色隔热智能窗膜，其特征在于，电致变色功能层（22）为氧化钨薄膜、氧化钒薄膜、氧化铌薄膜、氧化钛薄膜、氧化铋薄膜中的一种氧化物薄膜。

6.根据权利要求1所述的一种柔性电致变色隔热智能窗膜，其特征在于，离子电解质层（23）为钽酸锂薄膜、钴酸锂薄膜、锰酸锂薄膜、磷酸锂薄膜、钛酸锂薄膜其中之一制备的锂离子化合物薄膜。

7.根据权利要求1所述的一种柔性电致变色隔热智能窗膜，其特征在于，离子存储层（24）为氧化镍薄膜、氧化铱薄膜、氧化铑薄膜其中之一制备的阳极电致变色氧化钨材料薄膜。

8.根据权利要求1所述的一种柔性电致变色隔热智能窗膜，其特征在于，隔热多层结构镀膜层（40）中的介质膜层（41、43、45）为氧化硅薄膜、氧化钛薄膜、氧化锌薄膜、氧化铌薄膜、氧化锡薄膜、氧化铝薄膜、氮化硅薄膜、氮化铝薄膜中的一种。

9.根据权利要求1所述的一种柔性电致变色隔热智能窗膜，其特征在于，隔热多层结构镀膜层（40）中的金属膜层（42、44）为银膜、金膜、镍膜、铬膜、铝膜、铜膜、多元合金膜中的一种多层金属膜。