[发明专利]一种可见-红外独立调控电致变色器件

说明书

本发明公开一种可见‑红外独立调控电致变色器件。所述可见‑红外独立调控电致变色器件的结构包括依序排布的第一透明电极、在高电压条件下仅调控可见光的第一电致变色层、在低电压条件下仅调控红外光透过率的第二电致变色层、离子传导层和第二透明电极；其中，所述高电压为‑5至5V，所述低电压为‑2.5至2.5V。本发明设计了能够调节可见光的第一电致变色层和只调控红外光的第二电致变色层，从而实现不同的电压下独立调控红外光和可见光的透过率，满足实际生活的需要。

技术领域

本发明涉及化工材料合成和功能材料技术领域，特别涉及一种可见-红外独立调控电致变色器件。

背景技术

能源是维持国家经济持续发展、保障人民物质生活水平的重要基础。如今，能源短缺、环境污染等问题日益严峻，科学家在开发新能源的同时也在努力寻找节能降耗的方法。建筑是人类进行生产生活活动的主要场所之一，在人类生产生活总能耗中，建筑能耗占有很大比例，而在建筑能耗中，用于改善建筑舒适度的照明和空调系统的能耗，在建筑总能耗中所占的比例超过75％。这两部分的能耗都与门窗玻璃有关，因此开发具有节能效果的建筑玻璃是实现建筑节能的重要途径。目前的建筑玻璃控制能量损失的方式是静态的，例如在红外波段具有高反射率的Low-E玻璃，能阻止红外线透过窗户；中空玻璃，利用空气导热系数低来减少室内外之间的传导散热。上个世纪80年代，科学家基于电致变色材料，提出了“智能窗”的概念—一种主动调控可见和近红外透射光线强弱的建筑窗体结构材料，能够根据室内外环境的差异动态调节射入室内光线的强弱，减少空调和照明系统的使用，与Low-E、中空玻璃组合在一起可以达到更好的节能效果。电致变色材料的性能决定了“智能窗”调节光线能力的强弱，电致变色材料也因此引起了广泛的重视。电致变色是指材料的光学属性，如透过率，反射率在低电压驱动下发生可逆的颜色变化现象，在外观上表现为蓝色和透明态之间的可逆変化。电致变色作为如今研究的热点，应用领域广。电致变色器件及技术主要应用于节能建筑玻璃、其他移动体车窗上、汽车防眩后视镜、显示屏、电子纸、隐身伪装等领域。

传统电致变色器件主要由五层薄膜组成、包括两层透明导电层、离子储存层、电致变色层、以及离子传导层。其中，离子储存层辅助电致变色层在透明导电层上施加低电压实现电致变色反应。离子传导层提供锂离子传输通道，提高锂离子在离子存储层和电致变色层之间的迁移能力和迁移效率，其结构与制备工艺是保证器件电致变色性能的最重要的技术之一。电致变色器件可按离子传导层的状态分为三种，分别为：液态电致变色器件，凝胶态电致变色器件以及全固态电致变色器件，其中凝胶态电致变色器件又为准固态电致变色器件。相对于液态电致变色器件存在封装、漏液等问题，全固态电致变色器件存在响应时间慢、离子导电性较差等问题，准固态电致变色器件稳定性较佳、制备工艺简单、并且其响应时间又高于全固态电致变色器件。

然而那些传统的电致变色玻璃只有两种调制模式，即光照可通过和光不能通过。而太阳光主要由含大量热量的近红外光和可见光组成，如果能够单独调控可见光和近红外光的透过与不透过，则可以根据实际需要调控红外光和可见光的传递，满足现代社会多样化需求，实现节约能源同时满足采光的目的。目前关于独立调控可见-近红外光电致变色主要集中在设计两层不同微观结构的氧化钨，不仅制备工艺复杂，而且独立调控能力较弱，调控范围较窄，从而限制了独立可调电致变色器件的实际应用。

中国专利CN 109143716A公开了可见-近红外光电致变色复合材料、其制备方法及应用。这种复合材料包括第一、第二结构层，其中第一层能够调节可见光，第二结构层调控红外光。然而该发明必须在第二层中构建离子扩散通道，才能实现第一层和第二层分别调控可见光和红外光。该专利中通液态电解质同时与两层电致变色材料接触，实现可见光和红外光的调控。因此必须在第二层中构造微孔结构，电解液才能通过这些微孔接触到第一电致变色层。中国专利CN 105036564 A利用导电氧化物纳米粒子调节近红外透射光，利用氧化钨调控可见光，达到对光(可见光)与热(近红外光)选择性调控的目的。然后该专利中导电氧化物纳米粒子对远红外的吸收非常强烈，导致对中远红外的调节能力比较弱。导电氧化物纳米颗粒由于表面等离子共振效应对中远红外存在较强的吸收，因此只能调节可见光和近红外光。

发明内容