[发明专利]高通量筛选电致变色材料的电致变色器件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能器件技术领域，具体涉及一种高通量筛选电致变色材料的电致变色器件及其制备方法。

背景技术

高通量方法是指在相关仪器、设备、方法的支撑下，在同一时间检测数以千万的样品，并以得到的相应数据库支持运转的技术体系，它具有微量、快速、灵敏和准确等特点，是一种快速筛选、检测、收集材料信息的方法，它曾广泛应用于药物的筛选以及人类基因组计划之中。当前，由于人们对材料研发速度的要求越来越高，企业和科研院所均想通过技术、方法的引入大规模提高材料的研发速度，让材料的研发进入到工厂式的大规模生产的高速研发轨道，在这一背景下，高通量方法已经全面进入到材料领域。

目前，如何实现对各种材料的高通量表征及筛选成为越来越多的科研人员所要面对和解决的问题。由于不同材料体系的状态(固、液、气)、制备方法、检测表征方法等均有不同，因此材料的高通量研究需要针对某一特定的材料体系或某一类材料来进行研究(Solid-State High-Throughput Screening for Color Tuning of Electrochromic Polymers—Adv.Mater.2013,25,6256–6260)。这些研究既可能涉及到方法、也可能是设备的改进(公布号为“CN103619462A”的中国发明专利“用于供应反应物液体的设备”)。然而由于材料的种类、制备方法、工艺与设备越来越庞杂，这必然导致材料的高通量研究成为另一个独立的“基因组计划”。

电致变色(Electrochromism,EC)是指在外界电场的作用下，材料发生氧化或者还原导致其对光的透射或反射产生可逆的变化，在外观上则表现为颜色及透明度的可逆变化的现象。电致变色器件在现实生活中有良好的应用前景，已经被广泛应用于电致变色节能灵巧窗、汽车后视防眩镜、电致变色显示器、电致变色存储器、具有变色功能的太阳眼镜等产品中。目前，电沉积电致变色器件采用一个配方制备一个独立器件来进行沉积实验，以对材料和配方进行筛选。但是，该方法操作复杂，实验周期长，筛选效率低，人力和财力成本均较高。

发明内容

本发明针对背景技术存在的缺陷，提出了一种高通量筛选电致变色材料的电致变色器件及其制备方法，该电致变色器件能同时实现对多种电致变色材料及配方的筛选，实现了电致变色材料的高通量筛选，加快了研发速度，降低了成本。

本发明的技术方案如下：

一种高通量筛选电致变色材料的电致变色器件，包括基板和设置在基板上的m×n矩阵排列的电致变色器件单元，所述电致变色器件单元从下往上依次为设置在基板上的工作电极、二氧化钛层、电解液层和对电极，所述一行或一列的工作电极与同一印刷电极连接并作为工作电极引出，所述印刷电极的个数为m或n个。

进一步地，当一行的工作电极与同一印刷电极连接并引出时，印刷电极的个数为m个；当一列的工作电极与同一印刷电极连接并引出时，印刷电极的个数为n个。

进一步地，所述对电极为m×n个透明导电层。

进一步地，所述电解液为铜盐溶液、银盐溶液和季铵盐溶液的混合液。

进一步地，所述印刷电极为导电浆料固化得到。

一种高通量筛选电致变色材料的电致变色器件的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：在透明导电衬底上刻蚀形成m×n矩阵排列的导电层，每一条刻蚀带宽度相同且绝缘，刻蚀完成后，清洗并烘干；

步骤2：在步骤1刻蚀得到的每一个导电层上喷涂纳米TiO₂分散液，烧结，得到厚度为500～1200nm的TiO₂层；

步骤3：在步骤2处理后得到的透明导电衬底的一行或一列的刻蚀带上制备印刷电极，所述印刷电极与对应一行或一列的每一导电层连接，所述印刷电极的个数为m或n个；

步骤4：在步骤3处理后的每一导电层的四周设置塑料隔板，然后向每个导电层区域滴加铜盐溶液、银盐溶液和季铵盐溶液；

步骤5：将m×n个对电极分别放置于步骤4处理后的每一导电层的上方，并通过导电铜箔引出；

步骤6：在每个导电层对应的印刷电极和对电极上引出的铜箔上加电压，观察m×n个电致变色器件的变色效果，从而实现对电致变色材料及配方的高通量筛选。

优选地，上述步骤中所述的m和n满足关系：m＝n。

进一步地，步骤3中制备印刷电极时：当一行的工作电极与同一印刷电极连接并引出时，印刷电极的个数为m个；当一列的工作电极与同一印刷电极连接并引出时，印刷电极的个数为n个。