[发明专利]一种镜面反射型电致变色器件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电子材料与器件和信息显示领域，具体涉及一种镜面反射型电致变色器件及其制备方法。

背景技术

电致变色（Electrochromism）是指在外加电流或电场的作用下，材料的光学性能（透射率、反射率、吸收率和发射率等）在可见光波长范围内产生稳定的可逆变化，在外观上表现为颜色等光学性能的可逆变化。电致变色玻璃在建筑装饰、节能玻璃、防炫目汽车后视镜等领域有广泛应用；以此制备的显示器件在信息显示领域也有重要应用。传统的基于过渡金属氧化物氢离子或锂离子注入型、金属电沉积型的电致变色器件只能实现透光态和着色态两种状态的变化。而基于Mg-Ni合金的氢离子注入型的电致变色器件，虽然可以实现镜面反射，但是其反射率较低，并且需要通过电解水产生氢气，或者贵金属Pd的催化实现，无疑增加了器件成本。近来，有研究者提出利用银离子的在光滑平面上均匀电沉积形成镜面，在非光滑表面上沉积的强烈非均匀光散射形成黑色不透光态这一基本原理，可以制备集镜面反射、透光、黑色不透光为一体的电致变色器件，然而文献中使用传统的氧化铟锡（ITO）为透明电极，通过ITO纳米颗粒的旋涂或喷涂形成粗糙表面，由于ITO的成本不断升高，将推高器件的成本。如何简化工艺、降低器件成本是镜面型电致变色器件走向应用的关键。氧化锌铝透明导电玻璃（AZO）价格低廉，已经发展成为一种较为成熟的透明材料，通过简单化学反应即可修饰表面形成不同粗糙程度的透明表面，将其应用在上述器件中，可以大大降低器件成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种镜面反射型电致变色器件及其制备方法，通过凝胶中银离子在光滑和非光滑透明电极表面的电沉积与光散射，分别形成镜面反射态和黑色不透光态，经过封装即可制成镜面反射型电致变色器件，工艺简洁、成本低廉，可大面积组装成电致变色玻璃，具有高反射率、高透过率和快速响应能力。

为实现上述目的，本发明提供了一种镜面反射型电致变色器件，包括从上到下设置的透明导电玻璃、绝缘垫片、凝胶电解质、氧化锌纳米晶和氧化锌铝透明导电玻璃，其中氧化锌铝透明玻璃的电极上沉积有氧化锌纳米晶，以形成微观粗糙表面；凝胶电解质位于透明导电玻璃和氧化锌铝透明导电玻璃中间，并且用封装材料封装；用绝缘垫片保证顶部透明导电玻璃和底部氧化锌铝透明导电玻璃之间微小间距。

在本发明的较佳实施方式中，所述氧化锌铝透明导玻璃上的透明电极材料为氧化锌铝薄膜、氧化锌铝/掺氟氧化锡（FTO）复合薄膜、氧化锌铝/银/氧化锌铝多层薄膜或氧化锌铝-石墨烯复合薄膜，透明电极透过率大于80%，方块电阻为1-50欧姆。

在本发明的另一较佳实施方式中，所述薄膜材料包括氧化铟锡、氧化锌铝、掺氟氧化锡或石墨烯。

在本发明的较佳实施方式中，所述绝缘垫片为聚四氟乙烯，玻璃、石英片或云母片，其厚度30～500微米。

在本发明的另一较佳实施方式中，所述封装材料是环氧树脂、热封胶、玻璃胶或硅胶。

在本发明的较佳实施方式中，所述凝胶电解质的配制原料包括含银离子无机盐、辅助导电离子无机盐、溶剂、溴化物或碘化物盐和高分子聚合物。

本发明提供一种镜面反射型电致变色器件的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：在氧化锌铝透明玻璃上直接生长氧化锌纳米晶，形成粗糙表面，所述氧化锌纳米晶的直径20～100nm，长度200～1000nm；

步骤2：利用银离子无机盐、溴化物或碘化物盐、辅助导电离子无机盐、高分子聚合物均匀混合在有机溶剂中形成透明、稳定、均为的凝胶电解质；

步骤3：使用封装材料将凝胶电解质封装在透明导电玻璃1和氧化锌铝透明导电玻璃之间。

在本发明的较佳实施方式中，所述步骤1中氧化锌纳米晶生成方法如下：

步骤1-1：:将所述氧化锌铝透明导电玻璃倒置放入25mM 醋酸锌和六次甲基四胺水溶液中，70～90摄氏度保持20～60分钟；

步骤1-2：用去离子水冲洗干净并吹干所述氧化锌铝透明导电玻璃表面。

在本发明的另一较佳实施方式中，所述步骤2中凝胶电解质的配制方法如下：

步骤2-1：将银离子无机盐配制成有机溶剂溶液:；

步骤2-2：将辅助导电离子无机盐、溴离子或碘离子盐加入所述有机溶剂溶液中，形成混合液体；

步骤2-3：将高分子聚合物按照5～10wt%加入所述混合液体中，并搅拌24小时，形成凝胶电解质。

在本发明的较佳实施方式中，所述银离子无机盐包括氯化银、碘化银、硝酸银、硫酸银，或者其混合体，银离子摩尔浓度是0.2～0.5mM/L。