本发明专利技术公开了一种有效调制中红外透射率的电致变色薄膜，铝掺杂氧化锌纳米阵列薄膜，其中格点直径为500～2000nm、孔阵深度为10～50nm、孔阵周期为1000～5000nm、调制波段在2～8μm的中红外区。该薄膜能够解决现有电致变色材料难以有效调制中红外辐射热的问题。其制备方法为：步骤1，配制含Zn‑Al元素的复合溶胶；步骤2，提拉制备凝胶薄膜；步骤3，将AZO感光凝胶膜基片置于四光束激光干涉系统中曝光；步骤4，将曝光后的AZO感光凝胶膜基片置于溶洗剂中溶洗，将未曝光部分溶洗去除，得到具有纳米孔阵的AZO凝胶膜；步骤5，将具有纳米孔阵的AZO凝胶膜基片放置于马弗炉中退火处理，即得。
【技术实现步骤摘要】
一种有效调制中红外透射率的电致变色薄膜及其制备方法
本专利技术属于电致变色薄膜制备
，具体涉及一种有效调制中红外透射率的电致变色薄膜；本专利技术还涉及该种有效调制中红外透射率的电致变色薄膜的制备方法。
技术介绍
电致变色材料是指在交替的高低或正负外电场的作用下，可在低透射率的着色状态和高透射率的褪色状态之间发生可逆变化的一种新型智能材料，已成为节能智能窗的核心部分。当前，市售的窗户玻璃中，氧化钨薄膜是最常见的电致变色涂层。氧化钨主要是对可见(380～780nm)和近红外(780～2500nm)透过率同时进行调制。其它传统的电致变色材料比如Nb2O5、NiO、V2O5也都具有这种性质。等离子体电致变色纳米粒子薄膜是近年来发展起来的有效调制近红外透射率的电致变色薄膜。锡掺杂氧化铟(ITO)、氟掺杂氧化锡(FTO)、锑掺杂氧化锡(ATO)等透明导电材料均属于有效调制近红外透射率的电致变色薄膜。由此可见，大多数电致变色薄膜都只能有效调制可见-近红外的透射率而不能有效调制中红外(2000～8000nm)透射率，进而影响了电致变色薄膜的节能效果。若找到一种可有效调制中红外透射率的电致变色薄膜，将这种薄膜应用于建筑镀膜节能玻璃领域，可以有效调制中红外辐射热，并将其作为建筑节能材料广泛推广与应用，将增加居住环境的舒适性与科技感，解决现有电致变色材料难以有效调制中红外辐射热的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种有效调制中红外透射率的电致变色薄膜，铝掺杂氧化锌(AZO)纳米阵列薄膜，能够解决现有电致变色材料难以有效调制中红外辐射热的问题。本专利技术的另一个目的是提供一种有效调制中红外透射率的电致变色薄膜的制备方法，该方法能够大面积制膜、适合于产业化量产。本专利技术所采用的技术方案是：一种有效调制中红外透射率的电致变色薄膜，以钠钙玻璃为基板，在基板上覆盖有铝掺杂氧化锌纳米阵列薄膜，其中格点为圆孔，阵列为规则排列的孔阵。本专利技术的特征在于，圆孔直径为500～2000nm、孔阵深度为10～50nm、孔阵周期为1000～5000nm、调制波段在2～8μm的中红外区。本专利技术所采用的另一种技术方案是：一种有效调制中红外透射率的电致变色薄膜的制备方法，具体步骤如下：步骤1，配制含Zn-Al元素的复合溶胶C；步骤1.1，配制含Zn元素的溶胶A：其配制过程为，将苯甲酰丙酮与无水乙醇混合，室温搅拌至其溶解，再加入醋酸锌，在空气中于45～60℃搅拌2小时，获得透明澄清溶胶A；步骤1.2，配制含Al元素的溶胶B：其配制过程为，将异丙醇铝与无水乙醇混合，并于室温搅拌至其溶解，得到澄清的溶胶B；步骤1.3，将溶胶A和溶胶B在室温下混合，搅拌1小时，即得澄清的含有Zn-Al元素的复合溶胶C；步骤2，提拉制备凝胶薄膜；将获得的含Zn-Al元素的溶胶通过浸渍提拉法在钠钙玻璃上制备凝胶薄膜，并将提拉制备的凝胶薄膜基片于100～150℃下干燥10分钟后取出，空冷至室温，之后，用无水乙醇将钠钙玻璃背面的凝胶薄膜擦拭掉，只保留正面的AZO感光凝胶膜；步骤3，将AZO感光凝胶膜基片置于四光束激光干涉系统中曝光5～20min，其中，曝光波长325nm，激光功率20mW，相干光束间夹角4～19度；步骤4，将曝光后的AZO感光凝胶膜基片置于溶洗剂中溶洗，将未曝光部分溶洗去除，得到具有纳米孔阵的AZO凝胶膜；步骤5，将具有纳米孔阵的AZO凝胶膜基片放置于马弗炉中于550℃下退火处理30分钟，得到AZO纳米阵列薄膜。本专利技术的特征在于，步骤1中，所用的醋酸锌、异丙醇铝、苯甲酰丙酮、无水乙醇的摩尔比为1：0.01～0.1：0.5：40～60，其中步骤1.1中所用的无水乙醇及步骤1.2中所用的无水乙醇的摩尔比为1：1。步骤2中，提拉制膜采用浸渍提拉技术以3.3mm/s的速度垂直匀速地提拉出溶胶液面。步骤4中，所述溶洗剂为异丙醇，溶洗时间为10秒。步骤5中，制备得到的AZO纳米阵列薄膜以钠钙玻璃为基板，AZO纳米阵列薄膜中格点为圆孔，圆孔直径为500～2000nm；阵列为规则排列的孔阵、孔阵深度为10～50nm、孔阵周期为1000～5000nm、调制波段在2～8μm的中红外区。本专利技术的有益效果是：(1)该AZO纳米阵列薄膜能够有效调制中红外透射光的透过率，光学调制幅度等电致变色性能有较大的提升。(2)本专利技术的制备方法是将激光干涉曝光技术与紫外感光溶胶凝胶技术相结合，可制备出分辨率较高的AZO纳米孔阵，与相应的点阵结构相比，孔阵结构的局域表面等离子体共振耦合效应更加显著，由此带来的中红外电致变色能力更强。而且，不论是制备孔阵采用的激光干涉结合感光溶胶凝胶法，还是制备AZO纳米阵列薄膜采用的溶胶凝胶法，均可用于大面积薄膜制备，工艺可控，为实现产业化量产奠定了基础，具有重大的现实意义。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术提供了一种有效调制中红外透射率的电致变色薄膜，以普通钠钙玻璃为基板，在基板上覆盖有铝掺杂氧化锌(AZO)纳米阵列薄膜，其中格点为圆孔，阵列为规则排列的孔阵；圆孔直径为500～2000nm、孔阵深度为10～50nm、孔阵周期为1000～5000nm、调制波段在2～8μm的中红外区。本专利技术还提供了上述一种有效调制中红外透射率的电致变色薄膜的制备方法，具体步骤如下：步骤1，配制含Zn-Al元素的复合溶胶C；步骤1.1，配制含Zn元素的溶胶A：其配制过程为，将苯甲酰丙酮与无水乙醇混合，室温搅拌至其溶解，再加入醋酸锌，在空气中于45～60℃搅拌2小时，获得透明澄清溶胶A；步骤1.2，配制含Al元素的溶胶B：其配制过程为，将异丙醇铝与无水乙醇混合，并于室温搅拌至其溶解，得到澄清的溶胶B；步骤1.3，将溶胶A和溶胶B在室温下混合，搅拌1小时，即得澄清的含有Zn-Al元素的复合溶胶C；步骤1中，所用的醋酸锌、异丙醇铝、苯甲酰丙酮、无水乙醇的摩尔比为1：0.01～0.1：0.5：40～60；其中步骤1.1中所用的无水乙醇及步骤1.2中所用的无水乙醇的摩尔比为1：1；步骤2，提拉制备凝胶薄膜；将获得的含Zn-Al元素的溶胶通过浸渍提拉法在普通钠钙玻璃上制备凝胶薄膜，并将提拉制备的凝胶薄膜基片于100～150℃下干燥10分钟后取出，空冷至室温，之后，用无水乙醇将钠钙玻璃背面的凝胶薄膜擦拭掉，只保留正面的AZO感光凝胶膜；步骤2中，提拉制膜采用浸渍提拉技术以3.3mm/s的速度垂直匀速地提拉出溶胶液面；步骤3，将AZO感光凝胶膜基片置于四光束激光干涉系统中曝光5～20min，其中，曝光波长325nm，激光功率20mW，相干光束间夹角4～19度；步骤4，将曝光后的AZO感光凝胶膜基片置于溶洗剂中溶洗，将未曝光部分溶洗去除，得到具有纳米孔阵的AZO凝胶膜；步骤4中，溶洗剂为异丙醇，溶洗时间为10秒；步骤5，将具有纳米孔阵的AZO凝胶膜基片放置于马弗炉中于550℃下退火处理30分钟，得到AZO纳米阵列薄膜；步骤5中，制备得到的AZO纳米阵列薄膜以钠钙玻璃为基板，AZO纳米阵列薄膜中格点为圆孔，圆孔直径为500～2000nm；阵列为规则排列的孔阵、孔阵深度为10～50nm、孔阵周期为1000～5000nm、调制波段在2～8μm的中红外区。实施例1一种有效调制中红外透射率的电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种有效调制中红外透射率的电致变色薄膜，其特征在于，以钠钙玻璃为基板，在基板上覆盖有铝掺杂氧化锌纳米阵列薄膜，其中格点为圆孔，阵列为规则排列的孔阵。
【技术特征摘要】
1.一种有效调制中红外透射率的电致变色薄膜，其特征在于，以钠钙玻璃为基板，在基板上覆盖有铝掺杂氧化锌纳米阵列薄膜，其中格点为圆孔，阵列为规则排列的孔阵。2.根据权利要求1所述的一种有效调制中红外透射率的电致变色薄膜，其特征在于，所述圆孔直径为500～2000nm、孔阵深度为10～50nm、孔阵周期为1000～5000nm、调制波段在2～8μm的中红外区。3.一种有效调制中红外透射率的电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1，配制含Zn-Al元素的复合溶胶C；步骤1.1，配制含Zn元素的溶胶A：其配制过程为，将苯甲酰丙酮与无水乙醇混合，室温搅拌至其溶解，再加入醋酸锌，在空气中于45～60℃搅拌2小时，获得透明澄清溶胶A；步骤1.2，配制含Al元素的溶胶B：其配制过程为，将异丙醇铝与无水乙醇混合，并于室温搅拌至其溶解，得到澄清的溶胶B；步骤1.3，将溶胶A和溶胶B在室温下混合，搅拌1小时，即得澄清的含有Zn-Al元素的复合溶胶C；步骤2，提拉制备凝胶薄膜；将获得的含Zn-Al元素的溶胶通过浸渍提拉法在钠钙玻璃上制备凝胶薄膜，并将提拉制备的凝胶薄膜基片于100～150℃下干燥10分钟后取出，空冷至室温，之后，用无水乙醇将钠钙玻璃背面的凝胶薄膜擦拭掉，只保留正面的AZO感光凝胶膜；步骤3，将AZO感光凝胶膜基片置于四光束激光干涉系统中曝光5～20min...
【专利技术属性】
技术研发人员：任洋，方彤，赵高扬，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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