[发明专利]一种气致变色薄膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种气致变色薄膜的制备方法，包括以下步骤：(1)分别制备WO₃溶胶和预水解的SiO₂溶胶；(2)制备WO₃/SiO₂溶胶；(3)制备WO₃/SiO₂薄膜。与现有技术相比，本发明制备的变色薄膜，既有掺杂酸性SiO₂溶胶后的均匀复合结构，又有掺杂碱性SiO₂溶胶后的较高孔隙率，大幅提高了气致变色的循环性和耐温性。

技术领域

本发明涉及气致变色薄膜技术领域，具体涉及一种气致变色薄膜的制备方法。

背景技术

随着能源问题日益突出，可再生能源的发展却仍有不足，因此节能成为了应对能源问题的重要手段。建筑物是高能耗单位之一，在建筑能耗中，建筑采暖保温能耗在其中有重要地位。据统计，在采暖或空调条件下，冬季单玻璃窗所损失的热量约占热负荷30-50％，夏季因太阳辐射热透过玻璃窗射入室内而消耗冷量约占空调负荷的20-30％。因此，伴随着国家产业结构的调整和技术的进步，对建筑节能技术尤其是窗体的节能需求越来越高，智能变色窗技术应运而生。气致变色窗是一种理想的太阳辐射调控窗体，能够根据不同季节的变化，在夏天减少进入室内的热量，冬天又可以让热量顺利进入室内，主动式调节进入室内的太阳辐射总量，从而实现全年节能的效果。目前以溶胶-凝胶技术为基础的WO₃基气致变色窗工艺简单、成本低、便于大面积生产，最接近于市场应用。

溶胶-凝胶法制备的WO₃薄膜具有较好的气致变色特性，但在探索其循环寿命时发现，薄膜的变色速度随变色次数增加衰减得非常快，循环稳定性较差。另一方面，气致变色窗作为一种吸收型的节能窗，其夏季节能是通过吸收太阳辐射达到的，因此，变色薄膜的温度将会显著升高；同时，溶胶-凝胶薄膜需要接受一定的热处理才能保持稳定，这要求薄膜具有一定的耐温性。但溶胶-凝胶WO₃薄膜耐温性也不佳，在热处理后变色速度大幅度变慢。研究表明这两项不足主要是由于薄膜在循环与受热过程中孔洞坍塌阻碍了氢的扩散导致的。对薄膜的改性是一种可行的性能改良手段。通过以硅源为前驱体，获得的SiO₂复合改善WO₃各项气致变色特性受到了广泛研究，SiO₂复合后能够将WO₃团簇分隔开来，有效阻止了循环过程中WO₃结构的转变。除此之外，SiO₂骨架还提供了一个疏松多孔的骨架，使得氢能够更加容易地在薄膜内扩散，因此有效地提升了其循环寿命。然而，常规的SiO₂复合方法所获得的复合薄膜无法兼具薄膜所需的高透明度和高耐温性能，需要进一步改善薄膜的结构特性，以提升气致变色性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种气致变色薄膜的制备方法，所得变色薄膜具有良好的耐温性和循环性。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种气致变色薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)分别制备WO₃溶胶和预水解的SiO₂溶胶；

(2)制备WO₃/SiO₂溶胶；

(3)制备WO₃/SiO₂薄膜。

本发明使SiO₂预先处于较高水解程度的状态，再在WO₃溶胶的酸性环境中缩聚，将可能改变SiO₂的生长方式，获得兼具酸性、碱性条件下SiO₂骨架优点的复合骨架。