[发明专利]一种悬浮粒子可控光阀的制备方法

说明书

本发明公开了一种悬浮粒子可控光阀的制备方法，包括上透明电极和下透明电极，将含有聚合前体PPM、悬浮介质SM、光控粒子LCP和光引发剂PI的光阀基质乳液分成两部分，分别涂到两透明电极内侧形成光阀基质乳液层，两透明电极上的光阀基质乳液层分别通过紫外UV辐照固化形成光控上层和光控下层；上透明电极和光控上层一体构成上堆叠组件，下透明电极和光控下层一体构成下堆叠组件，上下堆叠组件通过光控上下层面对面层压在一起获得完整的光控制层。本发明设计的技术方法使得每侧的光阀基质乳液层厚度缩减为一半，使得UV穿透性能成倍增加，不仅能提高光阀基质的固化效果，降低了光阀的暗态透光率，并能大幅减少光阀基质乳液中的光引发剂用量。

技术领域

本发明涉及一种悬浮粒子可控光阀光阀，一种悬浮粒子可控光阀的制备方法。

背景技术

从技术上讲，光阀是一种可以调节通过介质的光量的装置，类似于可以控制水流量的水阀。窗帘可以被看作是一种光阀。在本发明中，光阀是一种可以电子控制光透光率的装置，这种装置在科学上被称为电致变色装置。取决于电致变色装置的原理，它可以进一步分类为液晶变色光阀，电化学变色光阀和悬浮粒子光阀。

其中悬浮粒子光阀，其电活性成分是在通过两个透明电极施加的电磁场中可重新排列的光控粒子，例如在美国专利US8059331B2和美国专利US9638979B2中所描述的原理。

典型的悬浮粒子光阀是通过将光控制层1′夹在两个透明导电基材2′之间而制成的，所述透明电极2′由透明基板21′和其上的一层透明导电膜22′构成，其结构如图1所示。所述光控制层1′通常通过将包含光控粒子11′的悬浮介质12′分散到聚合物基质13′中来获得，其中光控粒子11′可在电场作用下重新排列。更具体地说，在这种类型的光阀中，光控粒子11′在没有施加电场的状态下通过布朗运动吸收，散射或反射光，因此入射光线不能穿透光阀。当施加电场时，由于光控粒子11′具有电偶极矩，所以光控粒子11′沿平行于电场的方向排列，此时入射到光阀上的光可以穿透光阀，即在这种光阀中，通过光控粒子11对电场的响应来调节透射光量。

在结构上，悬浮粒子光阀中的光控制层1′通常由固态的聚合物基质13′和基质中含有的悬浮介质12′的液滴构成，并且在这些悬浮介质12′的液滴内包含具有某种形状和尺寸的光控粒子11′。为了简化本发明文本中该悬浮粒子系统的描述，聚合物基质13′简称为PM，悬浮介质12′简称为SM，封装在悬浮介质内的光控粒子11′简称为LCP。实际上，固体形态的聚合物基质（PM）是通过光引发聚合相应的单体或低聚物（聚合前体，简称为PPM）而形成。在生产中，将配制含有聚合前体PPM，悬浮介质SM，光控粒子LCP和光引发剂PI的光阀基质乳液，通过刮刀涂布、丝网印刷或狭缝涂布等涂布方法将该光阀基质乳液涂布到透明电极2′上，然后通过紫外（UV）辐照，从而得到悬浮粒子光阀。

在实际中，为了通过电场控制光透射，光控粒子11′的尺寸和形状是关键因素，其长度通常在0.1～1.0微米的范围内。而为了在每个悬浮介质12′的液滴内能容纳数个光控粒子11′，则需要控制悬浮介质12′的液滴的尺寸在1.0-10.0微米，所以，光控制层1′的总厚度需要控制在几十到几百微米的范围内。

根据美国专利US14405中描述的悬浮粒子可控光阀制作方法，如图2所示，首先通过刮刀涂布将配制的光阀基质乳液涂布到一个透明电极2′上以获得100-200μm厚度的光阀基质乳液层1a′，然后将其暴露于UV辐射下固化，获得光控制层，再将另一透明电极2′压在光控制层的顶部以完成悬浮粒子可控光阀的制作。