CN102109725B - 一种电致变色器件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种电致变色器件及其制备方法，属于功能材料及器件技术领域。本发明提供的电致变色器件包括四层结构，从上往下依次是透明上电极(1)、电致变色薄膜(2)、吸附了电解液的多孔薄膜材料(3)和透明下电极(4)；其中电致变色薄膜(2)为一层不依托衬底而单独存在的导电聚合物电致变色膜。本发明提供的电致变色器件，其中电致变色薄膜和电解液吸附层不依附衬底而单独存在；整个器件的制备过程十分简单，可以有效降低电致变色器件制备工艺的复杂程度、降低制造成本，并且有望制备大面积电致变色器件。

Description

一种电致变色器件及其制备方法
技术领域
本发明属于功能材料及器件技术领域，涉及电致变色器件及其制备方法。
背景技术
电致变色(Electrochromism，EC)是指在外界电场的作用下，材料发生氧化或还原导致其对光透射或反射产生可逆变化，在外观上表现为颜色的可逆变色现象。电致变色器件在日常生产生活中越来越显示出很好的应用前景，目前已经广泛被应用的电致变色器件包括：防眩汽车后视镜、显示器件、灵巧窗等。
现有的电致变色器件结构如图1所示，1代表沉积在透明上电极的变色膜，2代表凝胶电解质，3透明下电极。电致变色器件中电致变色薄膜是关键的部分，而以何种方式得到该变色膜将会大大影响到整个器件的组装和其性能的发挥。现有的电致变色器件中，电致变色薄膜和凝胶电解质不能单独存在，而是通常将电致变色薄膜制备在上电极(通常采用ITO玻璃)表面，然后在电致变色膜表面制备凝胶电解质(如图2所示)；电致变色薄膜常见制备方式包括电化学沉积、磁控溅射、旋涂和丝网印刷等，然而这些方式所制备的电致变色材料均是在一定的衬底表面上沉积，既需要考虑衬底与变色膜的结合，又需要考虑变色膜在衬底上的均匀性，因此对于后续的组装和大面积器件的制备并不是很方便。若整个器件的制备过程中能得到一种不依附衬底的单独变色膜，不但可以省去很多繁杂的控制手段，而且会对器件组装工艺的简化和大面积电致变色器件的制备起到促进作用。
发明内容
本发明提出了一种新型电致变色器件及其制备方法，所提供的电致变色器件包括一层不依附衬底而存在的单独变色膜，将有机单体经化学氧化聚合成导电聚合物，然后利用压片或旋涂工艺制备成导电聚合物电致变色膜，最后再组装成本发明所述电致变色器件。本发明可以有效降低电致变色器件制备工艺的复杂程度，并且有望制备大面积电致变色器件。
本发明技术方案如下：
一种电致变色器件，如图3所示，包括四层结构，从上往下依次是透明上电极1、电致变色薄膜2、吸附了电解液的多孔薄膜材料3和透明下电极4；其中电致变色薄膜2为一层不依托衬底而单独存在的导电聚合物电致变色膜。
上述电致变色器件中，所述导电聚合物电致变色膜为聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯及其衍生物薄膜；多孔薄膜材料可采用滤纸或海绵；电解液为LiClO4的聚碳酸酯溶液。
一种电致变色器件的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：制备不依托衬底而单独存在的电致变色薄膜。首先将有机单体(苯胺、噻吩、吡咯及其衍生物以及具有类似性能的有机物)通过化学氧化聚合制备得到掺杂的导电聚合物材料；然后将掺杂的导电聚合物材料采用压片机压片成膜，或将掺杂的导电聚合物材料溶于有机溶剂中配置成可旋涂的浆料、经旋涂工艺旋涂于聚四氟乙烯衬底表面成膜、待聚四氟乙烯衬底表面的电致变色膜干燥后，用薄刀片从聚四氟乙烯衬底上剥离便得到变色膜层。
步骤2：制备吸附电解液的多孔薄膜材料。首先配制电解液，然后采用滤纸或海绵浸泡于电解液中，充分浸泡后将其取出便得到吸附有电解液的多孔薄膜材料。
步骤3：电致变色器件的组装。按照从上往下的顺序将透明上电极、步骤1制备的电致变色薄膜、步骤2制备的吸附了电解液的多孔薄膜材料和透明下电极层叠在一起，然后封装成器件。
本发明的有益效果是：
本发明提供的电致变色器件，其中电致变色薄膜和电解液吸附层不依附衬底而单独存在；整个器件的制备过程十分简单，可以有效降低电致变色器件制备工艺的复杂程度、降低制造成本，并且有望制备大面积电致变色器件。
附图说明
图1传统电致变色器件结构示意图。1表示沉积在透明上电极的变色膜，2表示凝胶电解质，3表示透明下电极。
图2为传统电致变色器件制备流程图。
图3本发明电致变色器件结构示意图。1表示透明上电极，2表示电致变色薄膜，3表示吸附了电解液的多孔薄膜材料，4表示透明下电极。
具体实施方式
下面就结合附图1至图3对本发明具体实施方式进行详细的说明。图1所示为目前典型的“三明治”组装方式，图中包含的几层分别为：沉积在上电极上的变色膜、电解质和下电极，其中在上电极上通过合适的工艺制备得到变色膜，变色膜的沉积时整个器件中最重要的部分。本课题组长期致力于图1中的器件结构进行探索，发现在上电极衬底上沉积变色膜需要考虑诸如均匀性、附着力和大面积等问题，然而研究表明若然预先得到一层脱离衬底存在的变色膜，并将其应用在电致变色器件中，那么将会有效简化组装的工艺，与此同时也能较大面积制备电致变色器件。
图3所示为本发明提供的电致变色器件结构，包括四层结构，从上往下依次是透明上电极1、电致变色薄膜2、吸附了电解液的多孔薄膜材料3和透明下电极4；其中电致变色薄膜2为一层不依托衬底而单独存在的导电聚合物电致变色膜。
上述电致变色器件中，所述导电聚合物电致变色膜为聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯及其衍生物薄膜；多孔薄膜材料可采用滤纸或海绵；电解液为LiClO4的聚碳酸酯溶液。
一种电致变色器件的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：制备不依托衬底而单独存在的电致变色薄膜。首先将有机单体(苯胺、噻吩、吡咯及其衍生物以及具有类似性能的有机物)通过化学氧化聚合制备得到掺杂的导电聚合物材料；然后将掺杂的导电聚合物材料采用压片机压片成膜，或将掺杂的导电聚合物材料溶于有机溶剂中配置成可旋涂的浆料、经旋涂工艺旋涂于聚四氟乙烯衬底表面成膜、待聚四氟乙烯衬底表面的电致变色膜干燥后，用薄刀片从聚四氟乙烯衬底上剥离便得到变色膜层。
步骤2：制备吸附电解液的多孔薄膜材料。首先配制电解液，然后采用滤纸或海绵浸泡于电解液中，充分浸泡后将其取出便得到吸附有电解液的多孔薄膜材料。
步骤3：电致变色器件的组装。按照从上往下的顺序将透明上电极、步骤1制备的电致变色薄膜、步骤2制备的吸附了电解液的多孔薄膜材料和透明下电极层叠在一起，然后封装成器件。
上述方案中，步骤3将透明上电极、步骤1制备的电致变色薄膜、步骤2制备的吸附了电解液的多孔薄膜材料和透明下电极封装成器件时，采用的封装材料是环氧树脂。

Claims (7)

1.一种电致变色器件，包括四层结构，从上往下依次是透明上电极(1)、电致变色薄膜(2)、吸附了电解液的多孔薄膜材料(3)和透明下电极(4)；其特征在于，所述电致变色薄膜(2)为一层不依托衬底而单独存在的导电聚合物电致变色膜；所述电致变色薄膜(2)的制备过程是：首先将有机单体通过化学氧化聚合制备得到掺杂的导电聚合物材料；然后将掺杂的导电聚合物材料溶于有机溶剂中配置成可旋涂的浆料、经旋涂工艺旋涂于聚四氟乙烯衬底表面成膜、待聚四氟乙烯衬底表面的电致变色膜干燥后，用薄刀片从聚四氟乙烯衬底上剥离便得到电致变色膜层(2)。
2.根据权利要求1所述的电致变色器件，其特征在于，所述导电聚合物电致变色膜为聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯及其衍生物薄膜。
3.根据权利要求1所述的电致变色器件，其特征在于，所述多孔薄膜材料(3)为滤纸或海绵。
4.根据权利要求1所述的电致变色器件，其特征在于，所述电解液为LiClO4的聚碳酸酯溶液。
5.一种电致变色器件的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：制备不依托衬底而单独存在的电致变色薄膜；首先将有机单体通过化学氧化聚合制备得到掺杂的导电聚合物材料；然后将掺杂的导电聚合物材料溶于有机溶剂中配置成可旋涂的浆料、经旋涂工艺旋涂于聚四氟乙烯衬底表面成膜、待聚四氟乙烯衬底表面的电致变色膜干燥后，用薄刀片从聚四氟乙烯衬底上剥离便得到电致变色膜层；
步骤2：制备吸附电解液的多孔薄膜材料；首先配制电解液，然后采用滤纸或海绵浸泡于电解液中，充分浸泡后将其取出便得到吸附有电解液的多孔薄膜材料；
步骤3：电致变色器件的组装；按照从上往下的顺序将透明上电极、步骤1制备的电致变色薄膜、步骤2制备的吸附了电解液的多孔薄膜材料和透明下电极层叠在一起，然后封装成器件。
6.根据权利要求5所述的电致变色器件的制备方法，其特征在于，步骤1中所述有机单体为苯胺、噻吩或吡咯及其衍生物。
7.根据权利要求5所述的电致变色器件的制备方法，其特征在于，步骤2制备的吸附了电解液的多孔薄膜材料和透明下电极封装成器件时，采用的封装材料是环氧树脂。
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