[发明专利]一种电致变色器件

说明书

本发明涉及一种电致变色器件，所述电致变色器件包括第一电极、第二电极以及设置在所述第一电极和第二电极之间的聚离子液体电解质和电致变色材料；所述聚离子液体电解质由含有不饱和双键的离子液体类单体与含有不饱和双键的非离子液体类单体聚合并交联而成。所述电致变色器件具有良好的循环性能、变色性能，能够形成薄膜或膜状产品，同时所需的还原电位较低。

技术领域

本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种电致变色器件。

背景技术

一般地说，电致变色器件是指由应用电场引起的电化学氧化还原反应发生颜色变化从而导致光传输特性改变的器件。常规的电致变色材料包括由S.K.Deb于1969年发现的氧化钨。此后，已研究了多种有机/无机材料的电致变色，并接着在智能视窗和显示技术领域中连续不断地开发与研究包括这些材料的电致变色器件的应用。

电致变色材料分为还原变色材料和氧化变色材料。还原变色材料是通过获得电子而变色的材料，且通常包括氧化钨。同时，氧化变色材料是通过失去电子而变色的材料，且通常包括氧化镍和氧化钴。其它电致变色材料包括诸如Ir(OH)x、MoO₃、V₂O₅、TiO₂等的无机金属氧化物和诸如PEDOT(聚3,4-亚乙二氧基噻吩)、聚吡咯、聚苯胺、聚薁、聚噻吩、聚吡啶、聚吲哚、聚咔唑、聚吖嗪、聚苯醌等的导电聚合物以及诸如紫精(viologen)、蒽醌、吩噻嗪等的有机电致变色材料。

当电解质中存在的锂离子或氢离子掺入上述无机金属氧化物时，该无机金属氧化物发生颜色变化。相反，如下面的化学式1所示，例如聚苯胺的导电聚合物在完全还原态下呈现淡黄色，而其在通过氧化反应掺入阴离子的状态下呈现蓝色。根据这种导电聚合物的类型，可以实现多种颜色。

[化学式1]

电致变色是指在外加电压作用下材料的透过率、吸收率、反射率等发生稳定可逆的颜色变化的现象，肉眼可见表现为颜色和透明度的可逆变化。具有电致变色性能的材料称为电致变色材料，用电致变色材料做成的器件称为电致变色器件。

除了上述无机金属氧化物和导电聚合物之外，有机电致变色材料包括诸如由下面化学式2表示的4,4’-双吡啶盐的紫精化合物。紫精化合物有三种氧化态，即V²⁺(无色)、V⁺(蓝色)和V⁰(淡黄色)，各氧化态呈现不同的颜色。

[化学式2]

同时，专利申请US5441827A(Graetzel等人)披露了一种具有高效率和高响应速率的器件，该器件通过在金属氧化物纳米微粒烧结得到的纳米多孔薄膜电极的表面上涂敷具有电化学活性的有机紫精化合物作为单层而制造。另外，该器件使用锂盐和诸如γ-丁内酯和丙烯碳酸酯的有机溶剂的混合物作为液体电解质。然而，使用含有机溶剂的液体电解质的器件具有的缺点在于：猝灭率较低，猝灭后出现残留图像以及有机材料在重复的显色/猝灭循环过程中容易分解。而且，因为该器件使用了含有机溶剂的液体电解质，其具有另外的缺点在于：会发生电解质的蒸发和消耗，电解质会从器件中泄漏而引起对环境不利的问题，以及无法形成薄膜和膜状产品。

专利申请CN107739340A(赵强等人)披露了一类新型含咪唑类电解质制备方法及其在电致发光变色器件领域中的应用。该类材料是咪唑类电解质，合成步骤简单、条件温和，材料具有高导电性，热稳定性，高机械强度，双咪唑盐阳离子聚离子液体比单咪唑阳离子液体的电导率和扩散系数要高，接近于离子液体液态电解质。另外，咪唑环阳离子上π-π结构在电池中更有利于电荷的传输.双咪唑盐阳离子聚离子液体可以在液态离子液体中形成一种聚离子液体纳米通道，因而更适合于固态器件等方面的实际应用，而不太适用于液态及凝胶态器件中。