[发明专利]基于液膜破裂自组装的柔性电致变色图形化薄膜的制备方法和薄膜

说明书

本发明公开了基于液膜破裂自组装的柔性电致变色图形化薄膜的制备方法和薄膜，方法包括制备导电层和/或电致变色层的步骤，包括以下子步骤：制备特定材料悬浮液，所述特定材料为导电层或电致变色层的材料；将所述特定材料悬浮液加入具有表面活性剂的去离子水中；将具有图形化结构的衬底插入去离子水中，并以一定角度从水‑空气表面拉出，使衬底表面附着一层特定材料和水的混合薄膜；所述混合薄膜的水分蒸发使得混合薄膜破裂。本发明采用液膜破裂自组装的方式实现薄膜制备，在保证导电性的同时，大大提高导电薄膜的透光度，能够实现特定的图案通电后发光，实现了电致发光器件的图形化。并且该方式可分别用于制备导电层和/或电致变色层。

技术领域

本发明涉及功能器件制备领域，尤其涉及基于液膜破裂自组装的柔性电致变色图形化薄膜的制备方法和薄膜。

背景技术

电致变色器件是指通过采用电致变色材料与其他相关材料结合，制备成通过一定电压或电流可以循环变色的一种器件。电致变色器件结构一般可以包括衬底/透明导电层/离子存储层/电解质层/电致变色层。现阶段应用比较成熟的电极导电材料是氧化铟锡材料，但铟属于稀有金属，其在地球中储量有限，氧化铟锡价格十分昂贵；氧化铟锡导电薄膜的制备方法通常采用物理气相沉积法或者溅射沉积法沉积到薄膜表面，沉积法需要真空环境，导致制备条件比较苛刻，从而使氧化铟锡价格居高不下；同时氧化铟锡具有陶瓷性强，容易破碎的特点，所以柔性氧化铟锡薄膜的制备十分困难。

电致变色层是整个电致变色器件的关键部分，器件的颜色改变就是通过电解质离子在电致变色层中的嵌入与脱出实现的。常见的电致变色层的制备方法有：磁控溅射、电子束蒸镀、旋涂、丝网印刷等。其中，磁控溅射和电子束蒸镀制备条件较高，不利于大规模生产，旋涂和丝网印刷方法不能在透光度和方块电阻两个特性中较好的平衡。

另外，柔性电致变色器件透明电极材料通常为金属纳米线、石墨烯、导电聚合物、碳纳米管等。金属纳米线由于具有良好的柔韧性进入了大众视野，在众多金属纳米线中，铜纳米线具有容易氧化，导电性能差，使用寿命短的缺点；金纳米线价格相对比较昂贵；而银纳米线因其导电率高，柔性佳，透过率高，制备方法简单，制备成本低等优良特性而受到广大研究人员的青睐。如公开号为CN107610817A的中国发明专利申请公开了一种层层自组装的银纳米线柔性导电薄膜，但其形成的薄膜为平面随机薄膜，其均匀性有限，而且不能实现电致变色层的图案化。

而下述现有技术公开了采用银纳米线实现图形化薄膜：(1)公开号为CN107765511A的中国发明专利申请公开了一种石墨烯与银纳米线复合透明导电薄膜的图形化方法，先涂覆带有银纳米线的导电薄膜再刻蚀图形，但是在该申请中被去除掉的部分的纳米材料是浪费的，增加了生产成本；(2)公开号为CN107093500A的中国发明专利申请公开了一种银纳米线柔性透明导电薄膜的图形化方法，采用保护的方式形成图案式的导电薄膜，但是在该申请中也存在被去除掉的纳米材料；(3)公开号为CN105575789A的中国发明专利申请公开了一种薄膜图形化的方法，先对光刻胶进行处理，得到高度不同的具有图案的光刻胶，再在其上涂覆纳米材料，采用研磨的方式去除掉高度较高部分的纳米材料，其也是去除多余部分的纳米材料，而不能对纳米材料进行重新分布。

另外，在上述三个对比文件中，采用光刻和刻蚀技术实现，然而光刻和刻蚀技术对设备要求高，每制备一个图案化薄膜，需要刻蚀/光刻一次，其造价必然很高，虽然实现了图形化，但不适合大规模生产。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于液膜破裂自组装的柔性电致变色图形化薄膜的制备方法和薄膜。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的第一方面，提供基于液膜破裂自组装的柔性电致变色图形化薄膜的制备方法，包括制备导电层和/或电致变色层的步骤，包括以下子步骤：

制备特定材料悬浮液，所述特定材料为导电层或电致变色层的材料；

将所述特定材料悬浮液加入具有表面活性剂的去离子水中；