[发明专利]一种制备氧化镍电致变色薄膜的方法

说明书

本发明属于在透明导电玻璃上制备电致变色薄膜领域，所制备的电致变色膜可用于大屏幕显示，无功耗储存，节能窗。

氧化镍膜是一种黄型的阳极电致变色材料，其制备的方法有多种：如磁空溅射，电子束蒸发，阳极氧化及电化学淀积等，这些方法虽已被采用，但在材料制备过程中都存在着各种不同问题。如采用电子束蒸发法制备氧化镍电致变色薄膜，需要昂贵的仪器设备，复杂的制备工艺，制膜原材料成本高，制膜面积受设备所限，且膜的变色响应时间较长，膜着色态透光率较高，透光率一般40％，膜变色动态范围窄，即消色态与着色态透光率之差最大仅为25％(“氧化镍薄膜电致变色性能及机理研究”《功能材料》1998年29卷增刊。)

本发明提供一种制备氧化镍电致变色薄膜的方法，该方法工艺简便，无需昂贵复杂的设备，能耗少，成本低，且所制备的膜成分均匀，致密性好，变色响应时间短，变色动态范围宽。

基于上述发明目的，本发明方法采用溶胶凝胶法，用镍的有机醇盐制得的溶胶，在透明导电玻璃上，通过喷雾和浸涂交替成膜后，再经低温干燥和高温烧结，即制得氧化镍电致变色薄膜，具体的工艺步骤如下：

(1)主溶液制备

主溶液原料配方(重量％)为：

NiSO₄、NiCl₂或醋酸镍中之一种10％-30％

硫酸铈或硫酸钕              0.1％-0.7％

蒸馏水                      35％-60％

无水乙醇                    1％-15％

乙酰丙酮                    0.01％-0.1％

柠檬酸钠                    5％-20％

按上述配比，取一容器把硫酸镍、氯化镍或醋酸镍中之一种，柠檬酸钠，

硫酸铈或硫酸钕，依次溶于蒸馏水中，然后分别加入无水乙醇、乙酰丙酮混合搅匀，作为主溶液；

(2)调胶液制备

调胶液原料配比(重量％)为：

NH₄0H      5％-30％

蒸馏水      10％-40％

无水乙醇    50％-60％

按上述配比，另取一容器将NH₄OH、无水乙醇和蒸馏水混合搅匀作为调胶液；

(3)浸涂液制备

按体积百分比取1％-10％调胶液，在不断搅拌主溶液的情况下缓慢加入调胶液，直至透明主溶液变成半透明溶胶液，作为浸涂液待用；

(4)喷雾液制备

再取一容器，按体积百分比取11％-33％浸涂液用蒸馏水稀释制成喷雾液待用；

(5)基片选择及清洗

选择导电率＜60欧姆/厘米²的ITO透明导电玻璃作为变色膜衬底，用无水乙醇擦洗，然后用蒸馏水冲洗干净，再烘干；

(6)喷雾制膜

制膜工艺：

喷嘴直径      0.1-0.8mm

喷距          20cm-50cm

压力          1bar-6bar

喷射时间      1min-15min

喷射角        45°-120°

喷雾基片温度  10-120℃

将洗净烘干ITO玻璃基片放在恒温加热台上加热10-120℃，用符合上述喷嘴直径的喷枪，并以上述喷距、喷射压力向基片连续喷射，得到喷雾凝胶膜，然后立即直接放入烧结炉中焙烧，焙烧温度及保温时间分别为300-600℃，5-30min，取出后空冷至室温，即可获得第一层氧化镍薄膜；

(7)浸涂制膜

将上述已载有喷雾氧化镍膜的基片直接浸在配好的主溶液中，然后以≤10mm/s的恒定速率拉出，原氧化镍膜上覆盖一层液膜，再进入干燥箱低温干燥，干燥温度及保温时间分别为30-100℃、5-30min，经干燥后直接放入烧结炉中烧结，烧结温度及保温时间分别为300℃-600℃，5-30min，出炉后空冷至室温即可获得第二层氧化镍膜；

(8)经过上述喷雾和浸涂工艺反复2-6次，即可在透明导电玻璃上获得氧化镍电致变色薄膜。

采用本发明方法可获得在300nm-860nm范围内，着色态透光率为25％-50％，消色态透光率＞90％的氧化镍电致变色薄膜。

与现有技术相比，本发明的优点在于：膜层材料纯净，化学组分均匀，膜致密，无龟裂现象，焙烧温度低，操作简便易行，变色响应时间短，膜变色动态范围宽。