[发明专利]柔性电致变色层与器件的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料及器件技术领域，特别涉及基于泡沫金属的柔性电致变色层与器件的制备方法。

背景技术

电致变色现象是指在外界电场的作用下，材料发生可逆的氧化还原反应导致其光学性能(透射率、吸收率、反射率)的变化，在外观上表现为颜色及透明度的可逆变化的现象。早在上个世纪30年代就有关于电致变色现象的相关报道，随着相关研究的深入，人们逐渐认识到电致变色现象的潜在应用价值。电致变色器件在日常生活中已被广泛应用：电致变色节能灵巧窗、汽车后视防眩镜和显示器件等。

现有的大部分电致变色层都是沉积于透明电极上，封装为如图1所示的三明治层层叠加的透射型结构的电致变色器件，其中1代表上电极，2代表电致变色材料，3代表电解质，4代表下电极。该类器件中电致变色材料需要沉积于透明电极上，但是目前商业化的透明电极在导电性和透明度方面存在矛盾，大部分透明电极的方阻较大，这就导致沉积于透明电极上的电致变色层不均匀、与电极的附着力差等问题，而且大部分基于该结构的电致变色器件柔性差，这也进一步限制了该类电致变色器件的研究及应用。随着电致变色器件的广泛研究及潜在应用前景，制备均匀、附着力良好的柔性电致变色层成为了研究工作者的重要研究方向。目前，大多数柔性电致变色层采用表面蒸镀或者溅射有一层金属的柔性衬底作为柔性电极，然后采用化学氧化法、电化学沉积法、提拉、涂覆等方法将电致变色材料沉积于柔性电极上，该类柔性电致变色层表面均匀、材料与电极的附着力良好，但是柔性电极的制备工艺复杂，并且会用到金等贵金属，成本也大大提高了。如果能在其他导电衬底上通过简单的方法制备电致变色层，这样就可以简化电致变色层的制备工艺及成本。代国亮等报道了一种基于柔性不锈钢丝网的反射型电致变色器件的制备方法，其中涉及到电致变色层的制备方法，该方法首先采用化学氧化法制备得到聚苯胺，再将聚苯胺刷涂到不锈钢丝网衬底上(参见《聚苯胺基反射型柔性电致变色器件的制备与工艺研究》，2011，11:1284-1290，代国亮，肖红，王昊，施楣梧，徐坚，李昕)。该方法得到了基于柔性不锈钢丝网的反射型柔性电致变色器件，制备方法简易，成本较低，但是该方法得到的电致变色层存在电致变色材料(聚苯胺)与柔性衬底(不锈钢丝网)结合不牢固、易脱落的缺陷，严重影响了该电致变色层的变色性能，并且，不锈钢丝网容易受酸碱电解质的腐蚀，这也会影响该柔性电致变色器件的变色性能、减少该柔性电致变色器件的使用寿命。

发明内容

本发明提供了柔性电致变色层与器件的制备方法，该柔性电致变色层是将电致变色浆料涂覆于泡沫金属上，然后压片得到致密的电致变色层。该柔性电致变色层中电致变色材料镶嵌于泡沫金属三维空间内，电致变色材料与泡沫金属衬底的附着力好，制备工艺简单，成本低，该方法克服了电致变色粉末颗粒不容易成膜的难题，适用于所有电致变色粉末颗粒，得到的电致变色层的大小取决于泡沫金属衬底的大小，非常有利于大面积柔性电致变色层与器件的制备。

本发明技术方案如下：

一种柔性导电聚合物电致变色层的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：泡沫金属的处理：将泡沫金属依次在去离子水和乙醇中超声清洗，晾干备用；

步骤2：制备导电聚合物浆料：将导电聚合物粉末分散于有机溶剂中，得到固含量为20％～40％的导电聚合物浆料；

步骤3：制备柔性导电聚合物电致变色层：将步骤2得到的导电聚合物浆料均匀涂覆于步骤1处理后的泡沫金属表面，涂覆量为60～80mg/cm²，然后将涂覆有导电聚合物浆料的泡沫金属置于恒温干燥箱中干燥，干燥取出后在20Mpa压力下加压3～6min，即得到柔性导电聚合物电致变色层。

其中，步骤2中所述的导电聚合物粉末为市售的导电聚合物粉末或者其他方法制备得到的导电聚合物粉末。进一步地，可以采用化学聚合法制备导电聚合物，得到导电聚合物悬浮液，然后过滤得到导电聚合物粉末。

步骤1中所述的泡沫金属为泡沫镍、泡沫铜等；步骤2中所述的导电聚合物为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等；步骤3中所述的在恒温干燥箱中的干燥温度为80℃～100℃，干燥时间为30min～1h。

一种柔性无机电致变色层的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：泡沫金属的处理：将泡沫金属依次在去离子水和乙醇中超声清洗，晾干备用；

步骤2：制备无机电致变色浆料：将无机电致变色粉末分散于有机溶剂中，得到固含量为5％～15％的无机电致变色浆料；