一種電致變色復(fù)合材料及電致變色器件及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及功能材料及器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電致變色復(fù)合材料及電致變色器件及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電致變色是指特定材料在一定的電場(chǎng)或電壓作用下，材料本身顏色或透光率發(fā)生可逆變化的現(xiàn)象，在外觀上表現(xiàn)為顏色及透明度的可逆變化的現(xiàn)象。電致變色材料是一種新型功能材料，具有良好的物理化學(xué)性質(zhì)。其光學(xué)性能在大范圍連續(xù)可調(diào)、有記憶功能、開(kāi)路后可保持著色狀態(tài)或透明狀態(tài)、無(wú)視覺(jué)限制、工作范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]傳統(tǒng)電致變色器件的制備方法主要是在導(dǎo)電玻璃上沉積或聚合電致變色薄膜，故存在柔韌性差，難以實(shí)現(xiàn)大面積化生產(chǎn)來(lái)滿足實(shí)際需求等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種新型的具有柔性且制作工藝簡(jiǎn)單的電致變色復(fù)合材料及電致變色器件及其制備方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種電致變色復(fù)合材料，其包括導(dǎo)電層和熱致變色層，所述熱致變色層疊層設(shè)置在導(dǎo)電層上，所述熱致變色層包括第一柔性聚合物基體和有機(jī)相變材料，所述有機(jī)相變材料均勻分散于第一柔性聚合物基體內(nèi)部，并呈顆粒狀分布與第一柔性聚合物基體充分結(jié)合，所述有機(jī)相變材料在常溫下呈不透明狀，所述第一柔性聚合物基體在常溫下呈透明狀；所述導(dǎo)電層包括第二柔性聚合物基體及均勻沉積在所述基體上的導(dǎo)電材料，所述的導(dǎo)電材料為透明導(dǎo)電材料。
[0006]所述第一柔性聚合物基體和第二柔性聚合物基體的材料分別為硅橡膠、氟硅橡膠、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚氨脂、環(huán)氧樹(shù)脂、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚丙烯腈、聚苯胺、聚吡咯及聚噻吩中的一種或幾種的組合，但不局限于這些材料，也可以是任何透明且可彎曲的材料。
[0007]所述第一柔性聚合物基體和第二柔性聚合物基體均為具有一定厚度的柔性材料，該材料的形狀、導(dǎo)電性不限，只要具有柔性即可，其形狀可以為長(zhǎng)方形、圓形，或根據(jù)實(shí)際應(yīng)用制成各種二維或者三維形狀。
[0008]所述熱致變色層中第一柔性聚合物基體的質(zhì)量百分比含量為80-99%。
[0009]所述有機(jī)相變材料為石蠟、脂肪酸類(lèi)、多元醇類(lèi)相變材料中的一種或幾種的組合但不局限于這些材料。
[0010]所述導(dǎo)電材料為碳納米管膜、石墨烯、氧化鋅、摻雜鋁的氧化鋅、氧化銦錫、透明導(dǎo)電高分子中的一種或幾種的組合但不局限于這些材料，只需要是透明導(dǎo)電材料。
[0011]一種電致變色器件，其包括上述的電致變色復(fù)合材料和至少兩個(gè)電極，所述電極間隔設(shè)置并與導(dǎo)電層電連接。
[0012]所述電極材料為金、銀、銅、銅合金、鉑、鉑合金、碲、鋼、鐵、鋅、鎢、鉬、氧化銦錫、氧化鋅、石墨中的一種。
[0013]所述電極為棒狀、條狀、塊狀，或其截面為圓形、方形、梯形、三角形或多邊形的二維及三維形狀。
[0014]一種電致變色器件的制備方法，其包括以下步驟:
1)在加熱至60-70°C狀態(tài)下混合第一柔性聚合物高分子單體溶液和有機(jī)相變材料，得到第一混合溶液；
2)在第二柔性聚合物基體上均勻沉積導(dǎo)電材料；
3)將至少兩個(gè)電極通過(guò)導(dǎo)電粘結(jié)劑間隔粘結(jié)設(shè)置于導(dǎo)電材料表面；
4)在步驟I)所得的第一混合溶液中加入交聯(lián)劑，加入的交聯(lián)劑質(zhì)量為第一混合溶液質(zhì)量的6-20%，得到第二混合溶液，并在有機(jī)相變材料的熔點(diǎn)溫度以上進(jìn)行加熱攪拌，使第一柔性聚合物高分子單體包裹有機(jī)相變材料并同時(shí)發(fā)生聚合反應(yīng)形成熱致變色層材料，再將所述的熱致變色層材料通過(guò)粘結(jié)或壓合的方式疊層設(shè)在第二柔性聚合物基體表面上，即得到所述的電致電變色器件；或者將上述未固化的第二混合溶液以其自有的流動(dòng)性在第二柔性聚合物基體的表面上展開(kāi)，從而在第二柔性聚合物基體的表面上直接固化形成熱致變色層，即得到所述的電致電變色器件。
[0015]所述第一柔性聚合物高分子單體溶液和有機(jī)相變材料混合的方法為超聲波振蕩法、超聲破碎法或直接混合法，使有機(jī)相變材料均勻分散在第一柔性聚合物高分子單體溶液中。
[0016]所述導(dǎo)電材料均勻沉積于第二柔性聚合物基體上的方法包括蒸鍍、磁控濺射、納米噴涂、熱熔膠固定方法中的一種或幾種聯(lián)合使用。
[0017]所述步驟5)中第二混合溶液發(fā)生聚合反應(yīng)方法根據(jù)第一柔性聚合物高分子單體種類(lèi)的不同分為縮聚反應(yīng)、聚加反應(yīng)、自由基聚合反應(yīng)、陰離子聚合反應(yīng)或陽(yáng)離子聚合反應(yīng)。
[0018]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比較本發(fā)明提供的電致變色復(fù)合材料和電致變色器件具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制備工藝簡(jiǎn)單、成本低的優(yōu)點(diǎn)；由于第一材料層和第二材料層中均采用聚合物基體，因此該電致變色復(fù)合材料和電致變色器件還具有柔性好、可彎曲等優(yōu)點(diǎn)，從而可以應(yīng)用于智能窗、節(jié)能建筑、軍事偽裝等領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0019]現(xiàn)結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
圖1為本發(fā)明電致變色復(fù)合材料結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明電致變色復(fù)合材料導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明電致變色器件的立體結(jié)構(gòu)示意圖(未通電)；
圖4為本發(fā)明電致變色器件的正視圖；
圖5為本發(fā)明電致變色器件通電后結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為本發(fā)明電致變色器件通電后立體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，該具體實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
[0021 ] 如圖1或2所示，一種電致變色復(fù)合材料，其包括導(dǎo)電層I和熱致變色層2，所述熱致變色層2疊層設(shè)置在導(dǎo)電層I上，所述熱致變色層2包括第一柔性聚合物基體21和有機(jī)相變材料22，所述有機(jī)相變材料22均勻分散于第一柔性聚合物基體21內(nèi)部，并呈顆粒狀分布與第一柔性聚合物基體21充分結(jié)合，所述有機(jī)相變材料22在常溫下呈不透明狀，所述第一柔性聚合物基體21在常溫下呈透明狀；所述導(dǎo)電層I包括第二柔性聚合物基體11及均勻沉積在所述基體上的導(dǎo)電材料12，所述的導(dǎo)電材料12為透明導(dǎo)電材料。
[0022]所述第一柔性聚合物基體21和第二柔性聚合物基體11的材料分別為硅橡膠、氟硅橡膠、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚氨脂、環(huán)氧樹(shù)脂、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚丙烯腈、聚苯胺、聚吡咯及聚噻吩中的一種或幾種的組合，但不局限于這些材料，也可以是任何透明且可彎曲的材料。
[0023]所述第一柔性聚合物基體21和第二柔性聚合物基體11均為具有一定厚度的柔性材料，該材料的形狀、導(dǎo)電性不限，只要具有柔性即可，其形狀可以為長(zhǎng)方形、圓形，或根據(jù)實(shí)際應(yīng)用制成各種二維或者三維形狀。
[0024]所述熱致變色層2中第一柔性聚合物基體21的質(zhì)量百分比含量為80-99%。
[0025]所述有機(jī)相變材料22為石蠟、脂肪酸類(lèi)、多元醇類(lèi)相變材料中的一種或幾種的組合但不局限于這些材料。
[0026]所述導(dǎo)電材料12為碳納米管膜、石墨烯、氧化鋅、摻雜鋁的氧化鋅、氧化銦錫、透明導(dǎo)電高分子中的一種或幾種的組合但不局限于這些材料，只需要是透明導(dǎo)電材料。
[0027]如圖3、4、5或6所示，一種電致變色器件，其包括上述的電致變色復(fù)合材料、第一電極31和第二電極32，所述第一電極31和第二電極32間隔設(shè)置并與導(dǎo)電層電連接。
[0028]所述第一電極31和第二電極32電極材料為金、銀、銅、銅合金、鉬、鉬合金、碲、鋼、鐵、鋅、鎢、鉬、氧化銦錫、氧化鋅、石墨中的一種。
[0029]所述第一電極31和第二電極32為棒狀、條狀、塊狀，或其截面為圓形、方形、梯形、
三角形或多邊形的二維及三維形狀。
[0030]如圖1、2、3、4、5或6所示，一種電致變色器件的制備方法，其包括以下步驟:
1)在加熱至60-70°C狀態(tài)下混合第一柔性聚合物21高分子單體溶液和有機(jī)相變材料22，得到第一混合溶液；
2)在第二柔性聚合物基體11上均勻沉積導(dǎo)電材料12;
3)將第一電極31和第二電極32通過(guò)導(dǎo)電粘結(jié)劑間隔粘結(jié)設(shè)置于導(dǎo)電材料表面；
4)在步驟I)所得的第一混合溶液中加入交聯(lián)劑，加入的交聯(lián)劑質(zhì)量為第一混合溶液質(zhì)量的6-20%，得到第二混合溶液，并在有機(jī)相變材料22的熔點(diǎn)溫度以上進(jìn)行加熱攪拌，使第一柔性聚合物21高分子單體包裹有機(jī)相變材料22并同時(shí)發(fā)生聚合反應(yīng)形成熱致變色層材料，再將所述的熱致變色層材料通過(guò)粘結(jié)或壓合的方式疊層設(shè)在第二柔性聚合物基體11表面上，即得到所述的電致電變色器件；或者將上述未固化的第二混合溶液以其自有的流動(dòng)性在第二柔性聚合物基體11的表面上展開(kāi)，從而在第二柔性聚合物基體11的表面上直接固化形成熱致變色層2，即得到所述的電致電變色器件。
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