[发明专利]一种无源自驱动式电致变色器件及其制备方法和应用

说明书

本发明属于电致变色技术相关领域，并公开了一种无源自驱动式电致变色器件，包括：由下部透明基底及电致变色膜组成的电致变色电极，由上部透明基底及还原性金属框组成的还原性金属电极，成对布置在电致变色电极与还原性金属电极之间的氧化电极；上述元件共同构筑成封闭式结构，并且在内部空间灌注电解液；开关设置于封闭式结构外部，并用于分别控制电致变色电极与还原性金属电极、氧化电极之间的连通与断开。本发明还公开了相应的制备方法。通过本发明，能够在无需任何外加电压的情况下顺利实现电致变色器件的电路供电及电致变色两种功能，在各类实际运用中可发生快速的电致变色电极褪色或着色，同时具备结构紧凑、便于操控和实用性好等优点。

技术领域

本发明属于电致变色技术相关领域，更具体地，涉及一种无源自驱动式电致变色器件及其制备方法和应用。

背景技术

电致变色性质是指材料在外加电压作用下其对光的透过，反射及吸收发生可逆变化，从而产生变色的现象。电致变色材料可主动调控空间的光与热。因此电致变色技术在智能窗、军事伪装、显示等领域具有极为深远的研究价值与广阔的应用前景。

现有技术中，电致变色器件通常由透明导电层，电致变色层，电解质层，离子存储层及透明导电层五个功能层组成。这类传统的电致变色器件需在器件两端施加正、反向电压从而达到可逆变色的效果，因此器件需要附加的正、反向电路设计，这使得产品结构复杂化，也增大了产品的安装难度。

针对该技术问题，研究前沿提出可采用还原性金属作为离子存储层的构思，利用还原性金属与电致变色材料的电势差构成内建的电池，使其达到自褪色或自变色的功能。例如，2014年，自充电电致变色电池的概念被提出，普鲁士蓝与还原性金属Al可构成电致变色电池，仅通过连接普鲁士蓝与金属Al即可实现电池的自放电，电池放电后普鲁士白可被氧气氧化着色恢复为普鲁士蓝，实现了电池自充电，然而这个过程非常缓慢。后续研究者们通过在电解液中滴加氧化剂实现了电致变色电池快速自充电。但这种设计要求器件不能封装，因此难以实际应用。因此，上述构思整体上仍然是一种开放式的结构，在产品设计及安装等过程存在较多的不足；尤其是它的可逆过程极慢，导致在实际应用时仍需要施加外加电压才能实现快速的逆反应。

相应地，本领域亟需对此作出进一步的研究和改进，以便在无需任何外加电压的情况下，也能快速、可逆及持续地实现电路供电及电致变色电极褪色或着色。

发明内容

针对现有技术的缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种无源自驱动式电致变色器件及其制备方法和应用，其中通过对整个电致变色器件的内部构造及其设置方式重新进行了设计，并重点针对可逆过程的控制机制作出针对性改进，相应能够在无需任何外加电压的情况下顺利实现电致变色器件的电路供电及电致变色两种功能，在各类实际运用中可发生快速的电致变色电极褪色或着色，同时具备结构紧凑、便于操控和实用性好等优点，因而尤其适用于智能窗、显示、伪装、储能等应用场合。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种无源自驱动式电致变色器件，其特征在于，该器件包括：

电致变色电极，该电致变色电极由下部透明基底及施加其上的电致变色膜组成；

还原性金属电极，该还原性金属电极由上部透明基底及加工其上的还原性金属框组成；

氧化电极，该氧化电极成对布置在电致变色电极与还原性金属电极之间，并且在氧化电极、电致变色电极与还原性金属电极之间彼此采用绝缘垫片隔离；上述电致变色电极、还原性金属电极、氧化电极与绝缘垫片共同构筑一种封闭式结构，并且在其内部空间灌注电解液；

开关；该开关用于分别控制电致变色电极与还原性金属电极、氧化电极之间的连通与断开；其中，