[发明专利]一种一体式电致变色器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种一体式电致变色器件及其制备方法，所述一体式电致变色器件的结构分为三层，依次为：透明导电电极一、变色活性层、透明导电电极二；本发明通过选择合适的有机小分子电致变色材料和氧化还原平衡材料，简化了电致变色器件的结构，获得了中性态高透过率、大颜色对比度的一体式电致变色器件，在智能眼镜、智能窗、汽车天窗等领域具有潜在的应用；本发明操作过程简单，原料成本低，安全且无污染，符合绿色生产的要求和保护环境的生态理念。

技术领域

本发明涉及一种透明-深色显示、高光学对比度的一体式电致变色器件及其制备方法，所述电致变色器件在智能眼镜、智能窗、汽车天窗等领域均具有潜在的应用。

背景技术

目前，电致变色器件多为五层的三明治结构，结构依次为透明导电电极一、电致变色层、电解质层、离子储存层、透明导电电极二，结构复杂且制作繁琐。而且大部分电致变色器件为液态型器件和固态型器件。其中，液态型电致变色器件由于其电解质材料是以液态的形式存在，故有易泄漏、安全性低、稳定性差等问题；而固态电致变色器件又有电解质导电率低及其与电极表面接触差等问题。因此，开发新型结构的电致变色器件及其制备工艺尤为重要。

有机小分子电致变色材料(如紫罗精、三苯胺、染料分子等)由于具有分子结构易修饰、颜色可调、光学对比度高，电化学稳定性好等特点得到广泛的研究。但目前大多数基于有机小分子的电致变色器件为液态型，器件组装工艺复杂，且存在漏液等问题。另一方面，目前大多数的有机小分子电致变色器件所采用的氧化还原平衡材料多为二茂铁，因此器件中性态透过率偏低，且存在发黄的效果，限制了其实际应用。

因此，本发明拟以有机小分子作为电致变色材料，选取合适的氧化还原平衡材料，开发一种一体式中性态高透过率、大颜色对比度的电致变色器件及其连续化、大面积的制备方法，有望进一步推动电致变色器件在智能眼镜、智能窗、汽车天窗等领域的应用。

发明内容

针对现有液态电致变色器件结构易泄漏、电化学稳定差，固态电解质的导电率低和电致变色器件结构繁琐等问题，本发明提供了一种一体式电致变色器件及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种一体式电致变色器件，其结构分为三层，依次为：透明导电电极一、变色活性层、透明导电电极二；

所述透明导电电极一由基底一和透明导电层一构成；

所述透明导电电极二由基底二和透明导电层二构成；

所述基底一或基底二各自独立为玻璃、聚对苯二甲酸丁二酯(PET)、聚氨酯、聚二甲基硅氧烷(PDMS)或透明聚酰亚胺；

所述透明导电层一或透明导电层二各自独立为氧化铟锡、氟掺杂氧化锡或银纳米线；

所述变色活性层与透明导电层一和透明导电层二接触。

本发明所述一体式电致变色器件的制备方法为：

(1)将增塑剂和聚合物粘结剂混合，加热溶胀(75℃，20h)，记为体系A；将支持电解质加入到混合溶剂中，超声溶解，记为体系B；将体系A与体系B混合，超声至均匀，得到混合体系备用；

所述聚合物粘结剂与增塑剂的质量比为1：2～1：5；

所述支持电解质与混合溶剂的质量比为1：2～1：7；

所述体系A与体系B的质量比为1：1～1：5；所述“体系A”、“体系B”没有特殊的含义，标记为“A”、“B”只是用于区分不同的体系；

所述聚合物粘结剂为聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛酯或聚乙二醇二甲基丙烯酸酯等；

所述增塑剂为碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯，碳酸二乙酯或N,N-二甲基甲酰胺等；