[发明专利]一种多功能可控电致变色器件及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及电化学领域，尤其涉及的是一种多功能可控电致变色器件。

背景技术

电致变色器件能够在一定电压下改变其自身的吸收或反射率，达到调节光线、温度的作用。电致变色技术已发展多年，其应用也很广泛，涉及交通运输、显示、建筑节能等多个领域，随着其技术的不断完善及改进，仍会有更大的应用前景。

电致变色器件按照电致变色材料的存在方式大致可分为自由型，固定型两大类。

自由型器件目前已研究相当成熟，它是由阴极电致变色材料及其相匹配的阳极电致变色材料组成，这些材料均溶解于电解液中，另外电解液中还添加有各类稳定剂，如热稳定剂、紫外稳定剂等。这一类器件因没有界面等问题，通常会有很高的稳定性，如热稳定性、紫外稳定性等，另外由于器件结构简单，其制备工艺简单。因所有电致变色材料均溶解于溶液中，若两边基板材料相同，器件本身无正负电极之分，施加正负电压均可驱动材料着色。由于所有的电致变色材料均溶解于电解液中，材料本身对离子或电子没有存储能力，故该类器件有自擦写功能。但是，这类器件存在一个缺点，由于器件内部着色是靠电致变色材料本身的浓度扩散和离子迁移使其到ITO电极表面参与得失电子过程，由于电场强度的差异，这类器件一旦长时加电压，即会出现明显的分层现象，并且短时间内难以恢复，影响实际使用效果。

固定型器件结构通常包括工作电极，电解液，对电极。其中电致变色材料均制备成薄膜状态附着在导电基板上。这类器件的变色材料可以采用无机类，有机高分子和有机小分子。这类器件由于材料均附着于基板上，变色过程中离子可以存储在薄膜内部(晶格或缝隙内)，而使器件有一定的将记忆功能。但是由于材料需要制备成膜，在器件的制备过程中对两种变色电极间的匹配性则具有一定的要求，另外多出的界面也增加了器件损坏的几率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种多功能可控电致变色器件。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种多功能可控电致变色器件，包括相对设置的第一基板和第二基板，第一基板的内侧设置有第一导电材料层和电活性材料层，第一导电材料层位于第一基板与电活性材料层之间，第二基板的内侧设置有第二导电材料层，第二导电材料层与电活性材料层的周边缘设置有密封胶，密封胶、第二导电材料层和电活性材料层包围形成一个空腔，空腔内灌装电致变色电解液。与一般的电致变色器件相比，本方案减少了一层结构，并结合了固定型和自由型两种器件的特点，既固定型电极薄膜和电致变色电解液。这样既能避免自由型电致变色器件的易分层现象，也能避免固定型电致变色器件的电荷匹配困难的问题。

自由型电致变色器件之所以会产生分层现象，是由于两种相匹配的电致变色材料均处于自由溶解状态，由于导电基板的电阻分布，使得电场在器件的分布自施加电压边缘向另一边越来越小，于是长时间的电场驱动会使得两种材料分别移向正负场强大的地方，因而聚集起来在正负极附近形成较为明显的分层。本发明中提到的半固定半自由型器件与自由型电致变色器件的区别是引入了固定型电致变色薄膜，分布均匀的固定型电致变色薄膜使得与之相匹配的自由型电致变色材料同样均匀地分布在对面的导电基板上，因而避免了分层现象。

对于固定型电致变色器件，电致变色材料均是以薄膜状态形式存在，那么在计量电致变色材料的量上就存在一定困难，而材料的量在本质上决定了电致变色薄膜着褪色过程中所需要的电子。与此同时，一个器件的稳定性受到薄膜电极的电荷匹配性影响，因此在器件制作过程中需要考虑两种相匹配的薄膜电极的厚度、薄膜生长密度等因素，这就大大增加了电致变色器件制作的繁复程度和不确定性。在这里，我们摒弃了传统的全固定型薄膜电极，引入了自由型电致变色材料，其优点不仅在于电致变色材料的浓度可以任意调节，另外还可通过引入辅助氧化还原对来调节器件的氧化还原平衡。

作为改进，电致变色电解液的组分包括：溶剂、电解质盐和电致变色制剂。