[发明专利]一种电致变红外辐射器件及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种电致变红外辐射器件及其制备方法和应用，所述电致变红外辐射器件包括基底以及依次沉积在基底上的下电极层、阳极变色层、离子传输层、阴极变色层、上电极层及保护层；所述上电极层为空心的网格状、条状或环状结构。本发明采用透明导电膜作为电极材料，通过微结构加工实现红外透过，并以普通浮法玻璃等为基底材料实现在太阳光波段300nm‑2500nm的遮阳性能、以及红外波段2.5μm‑50μm的辐射性能的可控调节。

技术领域

本发明涉及一种电致变色材料技术领域，特别是涉及一种电致变红外辐射器件及其制备方法和应用。

背景技术

电致变红外辐射是目前广泛研究的电致变色材料中的一种特殊性能种类。电致变色材料是指能够在电场作用下发生颜色、可见光透过率、太阳光透过率等性能变化的材料。

普通浮法玻璃红外吸收、不能透过5μm-50μm范围的红外线；常用的透明导电膜作为电极，红外反射率高、透过率低，无法体现电致变色材料对红外辐射的调控性能。

有现有技术公开了一种变发射率、变反射率电致变色智能热控涂层及制备方法，其采用导电高分子预先掺杂控制、多层复合光电匹配的方式有效降低了电致变色起始电压，提高电致变色活性层的反射率和发射率的变化范围；制备的电致变色涂层直流驱动，驱动电压小于2V，反射率变化大于0.4，发射率变化大于0.25，可经历100次正负100度温度交变；又有现有技术公开了一种可见-红外兼容隐身装置及其制备方法，该装置由电致变色器件和光子晶体器件组成，并使用外透明封装层整体包覆并热封，可实现可见光全光谱颜色连续可变、对红外发射率调制幅度可达50％左右。又有现有技术公开了具有受控红外反射的电致变色设备，其包括处于承载衬底和相对衬底之间的多层堆叠，该承载衬底在红外范围内透明，该多层堆叠包括：形成第一电极的在红外范围内透明的金属网格、电致变色功能系统、形成第二电极的能够反射红外辐射的金属层及由热塑聚合物制成的层压中间层；该电致变色功能系统将紫罗碱材料和电致变色材料相组合使得的能在比紫罗碱系统更宽的波长范围内对吸收进行调节，在3μm-5μm范围反射率有10％-15％的变化；但上述现有技术均存在采用透红外的有机材料封装、容易老化，红外透过性能差的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电致变红外辐射器件及其制备方法和应用，通过微结构加工，控制加工结构尺寸在实现远红外2.5μm-50μm波段红外辐射率的性能变化的同时，也能够对太阳光波段300nm-2.5μm进行调控。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种电致变红外辐射器件，包括基底以及依次沉积在基底上的下电极层、阳极变色层、离子传输层、阴极变色层、上电极层及保护层；所述上电极层为空心的网格状、条状或环状结构。

优选的，前述的电致变红外辐射器件中，其中所述下电极层为具有周期的梯度凹槽的结构。

优选的，前述的电致变红外辐射器件中，其中所述基底选自浮法玻璃、石英玻璃或蓝宝石。

优选的，前述的电致变红外辐射器件中，其中所述下电极层选自透明导电材料；上电极层选自透明导电材料或金属材料；所述透明导电材料选自氧化锡掺氟、氧化铟掺锡和氧化锌掺铝中的至少一种，厚度为300nm-600nm；平均粗糙度为40nm-50nm；所述金属材料选自Cu、Au、Pt中的至少一种，其厚度为8nm-15nm，平均粗糙度为3nm-5nm。

优选的，前述的电致变红外辐射器件中，其中所述阳极变色层为氧化镍或氧化钒的掺杂；所述氧化镍中镍的主要价态为+2，其次为+1；所述氧化钒中钒的主要价态为+5，其次为+4；所述阳极变色层的厚度为300nm-400nm，平均粗糙度为10nm-15nm。所述氧化铬或氧化钒的掺杂元素选自Li、Al、Zr、Y、Si、Sn、Cu、Zn、Ti、Au、Ga、Ge、Cd、Sb、Bi和W中的至少一种，其掺杂量为5-10％mol。