[发明专利]一种电致变色膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能性液晶材料制备和应用技术领域，尤其涉及一种电致变色薄膜及其制备方法。

背景技术

电致变色，是指材料在施加电场时，对可见光的吸收或反射光谱发生变化的性质，具有电致变色特性的物质被称为电致变色材料。

经过十几年的发展，电致变色材料得到了广泛的应用，不论是军工还是在日常生活中，都扮演者重要的角色。在军事领域中，现代战场中的变色术之一就是利用可逆变色材料，使被保护的目标表面的颜色随着背景的颜色不同而变色、与所处背景混成一体，从而达到视觉隐身的目的。例如，如果军队的营房的表面，覆盖一层电致变色薄膜材料，就可以根据需要任意改变其颜色，使其具有和周围环境同样的颜色。

电致变色材料，在人们的日常生活中也具有广泛的用途，可以用于建筑、汽车和飞机的门窗等领域。人们可以根据需要改变门窗的颜色，调节门窗玻璃的透过率，达到节能目的；也可以作为液晶显示器宽窄视角转换膜和HDR光透过率调控膜等可控光学薄膜材料。

目前国内外在电致变色材料的研究上，其研究热点主要集中在如下几类材料上：

(1)无机金属氧化物，这类材料主要利用过渡金属氧化物在一定条件下其金属离子的价态发生转变而发生颜色的改变。其中，最具代表性的材料为WO₃，其中的钨离子在高价态时呈无色，而在低价态是呈蓝色。但是这类材料难以实现多种颜色的转变，而且电色响应时间较长，同时在长时间使用后，会因离子电荷补偿离子在电致变色器件内的积累而使电色性能衰退。

(2)有机电致变色材料，如聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等。这类材料主要利用其价带和导带的能量差来进行变色，因此其颜色受到导电分子电子能带的限制而无法实现多种颜色的切换。而且这类材料同样难以实现薄膜化、大面积化的制备。

总之，电致变色材料在军工和民用领域具有广泛的用途。但现有的电致变色材料，存在寿命短和变化颜色不能任意设定的缺点。这些缺点极大的制约了变色材料在我国国防建设和经济建设中所起到的作用。

发明内容

为了解决现有的电致变色材料寿命短和变化颜色不能任意设定等缺点，本发明提供了一种具有良好的稳定性和变化颜色可任意调控的新型电致变色薄膜材料及其制备方法。

本发明提供的一种电致变色膜，由多层复合材料组成，每层复合材料包括高分子网络、液晶分子和染料；所述液晶分子分散在所述高分子网络内部；所述高分子网络和所述液晶分子之间分散有染料，且不同复合材料层内的染料对不同波段的可见光具有吸收。

上述电致变色膜，制备每层复合材料的原料中液晶材料、可聚合单体(聚合成高分子网络)、染料的配比为：

液晶材料：10.0～90.0重量份；

可聚合单体：10.0～80.0重量份；

染料：0.01～20.0重量份。

作为上述技术方案的一个较好的选择，所述可聚合单体可全部由非液晶性可聚合单体组成，或由液晶性可聚合单体和非液晶性可聚合单体共同组成。

作为上述技术方案的一个较好的选择，根据所述可聚合单体的组成不同，薄膜的制备方法和液晶材料的选择也不同。若可聚合单体由液晶性可聚合单体和非液晶性可聚合单体共同组成，则每层复合材料在固化时需采用分步聚合的制备方法，液晶材料需选择胆甾相液晶材料；若可聚合单体全部由非液晶性可聚合单体组成，则每层复合材料在固化时可直接一步完成聚合，液晶材料选择向列相或胆甾相液晶材料均可。也就是说，所述复合材料中的一层或多层的所述高分子网络由液晶性可聚合单体和非液晶性可聚合单体共同聚合而成时，相应的液晶材料为胆甾相液晶材料；所述复合材料中的一层或多层的所述高分子网络由非液晶性可聚合单体聚合而成时，相应的液晶材料为向列相液晶材料和/或胆甾相液晶材料