[发明专利]热响应双波段电致变色器件

说明书

它涉及热响应双波段电致变色器件，该器件能够通过在四种不同的光学状态，即：完全透明、可见光阻隔、近红外阻隔和全阻隔下工作而选择性地控制在可见光和近红外区域中发射的太阳能辐射的量。该器件可以通过电刺激来调节，即通过控制施加的偏置电压的符号和强度，或者通过热刺激来调节。在后者中，入射热辐射的衰减结果随着温度的升高而增加。热响应双波段电致变色器件包括由顶部覆盖有第一电光活性层的第一透明导电基板组成的第一电极和由顶部覆盖有第二电光活性层的第二透明导电基板组成的第二电极，第二电光活性层由温度依赖性离子传导层分开，温度依赖性离子传导层由热响应聚合物凝胶、离子导体和增塑剂组成。

技术领域

本发明涉及电光器件，其能够响应于电刺激或热刺激，在至少两个不同的光谱区域上调节入射光辐射的强度。

背景技术

电致变色窗提供了具有大对比度的明暗状态之间的可逆和快速光学切换。与其他类型的智能窗户技术相比，电响应系统在不同状态下提供统一的光学特性。值得注意的实例是Gentex公司开发的自动调光智能窗户，现在安装在波音的787梦幻客机(Dreamlineraircraft)上。[J.Jensen,M.A.L.Dyer,F.C.Krebs,Adv.Funct.Mater.2015,25,2073./www.gentex.com]。它允许乘客在低电压下通过几个简单的触摸来控制透过窗的阳光量。窗户应用的典型设计包括在单个玻璃基板上或夹在两个玻璃基板之间的五个薄膜层，其中一种或多种电致变色材料的吸收光谱通过氧化或还原反应而改变。即，电致变色材料自身不发光，而是通过光吸收呈现颜色。具有这些特性的电致变色器件广泛用于车辆的镜子和天窗、智能窗户和户外显示器等用途。

由于减少冷却和加热负荷带来的巨大节能潜力，人们越来越需要选择性地调节红外波，而不影响(或有限地影响)可见光(VIS)的透明度。特别是，大约一半入射到窗上的太阳能位于近红外(NIR)光谱区域，对采光没有贡献。

最近在近红外选择性等离子体纳米材料领域的研究成果为实现下一代双波段智能窗铺平了道路，该双波段智能窗能够实现对近红外光谱区域的独立控制。基于等离子体纳米晶体的电致变色器件确实能够实现NIR选择性操作、固有的快速切换和大大提高的耐用性[Runnerstrom等人。Chem.Commun.,2014,50,10555]。例如：美国专利号6193912，题为“NEAR INFRARED-ABSORBING ELECTROCHROMIC COMPOUNDS AND DEVICES COMPRISING SAME(吸收近红外线的电致变色化合物和包含该化合物的装置)”。美国专利号US2015/022980“CONDUCTIVE TRANSITION METAL OXIDE ELECTROCHROMIC MATERIAL AND OPTICALSWITCHING DEVICES CONSTRUCTED THEREOF(导电过渡金属氧化物电致变色材料及其构成的光开关器件)”，美国专利号US9207513B2“NANOCRYSTAL-POLYMER NANOCOMPOSITEELECTROCHROMIC DEVICE(纳米晶体-聚合物纳米复合电致变色器件)”，美国专利号US2012/047935“ELECTROCHROMIC NANOCOMPOSITE FILMS(电致变色纳米复合膜)”。

NIR和VIS光谱区域的单独动态控制对于开发节能玻璃外墙特别有利，因为实现系统的迷人前景可以允许充足的日光同时方便地调节进入窗的热辐射。然而，迄今为止市售的电致变色动态窗无法独立控制光透射比T_LUM(根据ASTM D 1003-07标准测量)和太阳得热系数SHGC(根据ASTM C 1199-14标准测量)。

预计这些技术的市场前景将在提高建筑物居住者舒适度的基础上得到拓宽，尤其是作为智能窗户与智能照明相结合以提供最佳照明和加热控制的一揽子方案的一部分。