[发明专利]一种用于电致变色器件的高稳定性型水凝胶电解质

说明书

本发明涉及一种基于明胶/聚丙烯酸‑丙烯酰胺水凝胶电解质的电致变色器件。该电致变色器件为三明治结构，所述三明治结构自上而下依次为透明导电电极1、电致变色层1、电解质层、电致变色层2、透明导电电极2。以及提供一种基于明胶/聚丙烯酸‑丙烯酰胺水凝胶电解质的电致变色器件的制备方法，包括一种高透过率、高稳定性的明胶/聚丙烯酸‑丙烯酰胺水凝胶电解质的制备，并将其作为电解质层组装了电致变色器件。本发明涉及的新型水凝胶电解质制备方法简单，原料价廉易得，该器件可实现在外加电场下，实现颜色和透过率大幅度变化，稳定性高，在智能窗、节能玻璃等领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种新型水凝胶电解质的制备及应用，尤其涉及一种基于明胶/聚丙烯酸-丙烯酰胺高稳定性型水凝胶的电致变色器件的制备，属于电致变色技术领域。

背景技术

电致变色是指材料的光学属性(透过率、吸收率等)在外加电场的作用下发生稳定、可逆的颜色变化的现象，在外观上表现为颜色和透过率的可逆变化。电致变色在显示和光辐射及透过管理中具有潜在应用。

典型的电致变色器件是由五层构成：透明导电电极-电致变色层-电解质层-离子储存层-透明导电电极。目前，电解质层主要分为液态电解质、固态电解质和凝胶电解质。液态电解质解离完全、体系粘度小、离子运动阻力小、迁移率非常高，但器件封装效果差、稳定性低；固态电解质易加工成膜、封装后稳定性高，但离子导电率低、器件界面结合性差；凝胶电解质兼顾液态电解质和固态电解质的优点，具有高的离子导电率、稳定性高、机械强度高，因此被广泛应用于电致变色器件中。

水凝胶是一类极为亲水的三维网络结构凝胶。高度交联的聚合物网络使水凝胶具有优异机械性能和形变能力，此外水凝胶还具有良好的透光率及较高的离子电导率，其在电致变色器件中具有广泛应用。目前，电致变色器件存在透过率低，稳定性差等不足，因此，开发高稳定性的电解质对推进电致变色器件的实用化尤为重要。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种用于电致变色器件的高稳定性型水凝胶电解质的制备方法。

本发明在于提供一种简便的电致变色器件制作方法，用3M双面胶在两种电极间固定出中空隔槽，加入水凝胶溶液，紫外灯照射条件下(360nm)使其在器件内部固化；不仅可以保证电解质层很薄，还能增加器件的使用寿命。

一种用于电致变色器件的高稳定性型水凝胶电解质及器件制备包括以下步骤：

(1)水凝胶电解质的制备：室温条件下，将一定量的丙烯酸和丙烯酰胺加入到DMSO/H₂O＝4∶1的溶液中，充分搅拌后加入添加剂，40℃搅拌溶解，依次加入光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(HMPP)、交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺(MMBA)和氯化钾盐溶液，搅拌后得到水凝胶溶液；

(2)电极材料的制备：运用恒电流沉积法和恒电压电沉积法在导电玻璃上沉积上普鲁士蓝和三氧化钨，分别作为电致变色器件的阳极和阴极；

(3)电致变色器件的制作：用3M双面胶在步骤(2)制备的两种电极间固定出一个中空隔槽，将步骤(1)制备的水凝胶溶液滴加进去，紫外灯下照射使水凝胶固化，得到基于明胶/聚丙烯酸-丙烯酰胺高稳定性型的电致变色器件。

步骤(1)中氯化钾的浓度为1mol/L。

步骤(1)中丙烯酸和丙烯酰胺的质量比为1∶1～5。

步骤(1)中交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)，其占丙烯酰胺质量的2％。

步骤(1)中光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(HMPP)，其加入量为20μL。

步骤(1)中添加剂为明胶；明胶作为互穿网络链段，其质量为0～1g。