可见-近红外光电致变色复合材料、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种可见‑近红外光电致变色复合材料、其制备方法及应用。该复合材料包括：第一结构层，包含可见光电致变色材料，并能在第一电压下工作而阻止可见光透过复合材料，与第一结构层结合的第二结构层，包含近红外光电致变色材料，并能在第二电压下工作而阻止近红外光透过复合材料；第一结构层和第二结构层中的至少一者内设置有离子通道，离子通道用以在将复合材料与电解液接触时，使电解液离子进入第一结构层及第二结构层。该复合材料能满足两种电致变色材料各自独立工作，通过选择合适电压，该复合材料能实现对可见光和近红外光的独立调控，得到亮热、暗热、亮冷和暗冷四种模式，丰富的调制模式可以满足人们对舒适度的更高要求。

【技术实现步骤摘要】
可见-近红外光电致变色复合材料、其制备方法及应用
本专利技术具体涉及一种可见光与近红外光独立可调的新型电致变色复合材料、其制备方法及应用，其可以实现亮度和热量的独立调控。
技术介绍
电致变色是电致变色材料的光学属性(反射率、透过率、吸收率等)在外加电场的作用下发生稳定、可逆的变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。由电致变色材料做成的电致变色器件已经广泛应用于智能窗、汽车观后镜、电致变色显示器等。其中应用最为广泛的就是电致变色智能窗，它可以通过改变电压而使窗户呈现不同的透明度，以达到人们最舒适的光线环境。例如美国波音B787客机的舷窗上使用的调光玻璃等等。然而那些传统的电致变色玻璃只有两种调制模式，即光照可通过的亮模式和光不能通过的暗模式。而太阳光主要由含大量热量的近红外光和可见光组成，如果我们能够单独调控可见光和近红外光的透过与不透过，那么我们可以得到可见光近红外光都能透过的亮热模式，可见光可透过近红外光不能透过的暗热模式，以及亮冷模式，暗冷模式。更加功能化的新型智能窗显然更能满足人们多样化的需求，这样不仅可以节约建筑的能源使用，还能提高人们的舒适度，如冬天可以选择热模式下的亮暗两种模式，夏天则可以选择冷模式下的亮暗两种模式。然而，独立可调可见-近红外光电致变色是新起的方向，目前研究较少。仅有DeliaJ.Milliron等对独立可调可见-近红外光电致变色进行了研究，但已经报道的独立可调可见-近红外光电致变色纳米晶的制备方法都极其复杂，且产率低下，成本很高，电致变色调制范围不够大，这些弊端都限制了可见-近红外光独立可调电致变色器件的实际应用。专利
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种可见光与近红外光独立可调的新型电致变色复合材料、其制备方法及应用，以克服现有技术中的不足。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种可见-近红外光电致变色复合材料，包括：第一结构层，包含可见光电致变色材料，并至少能够在第一电压下工作而阻止可见光透过所述复合材料，与第一结构层结合的第二结构层，包含近红外光电致变色材料，并至少能够在第二电压下工作而阻止近红外光透过所述复合材料，所述第一电压与第二电压不同；并且，所述第一结构层和第二结构层中的至少一者内设置有离子通道，所述离子通道用以在将所述复合材料与电解液接触时，使来源于所述电解液的离子能进入所述第一结构层及第二结构层。在一些优选实施方案中，所述第一结构层和第二结构层在第三电压下均不工作，并且所述第一结构层和第二结构层在第四电压下均工作，其中，所述第一电压、第二电压、第三电压和第四电压中的任意两者均不相同。在一些优选实施方案中，所述第一结构层由可见光电致变色材料组成；和/或，所述第二结构层由近红外光电致变色材料组成。本专利技术实施例还提供了一种可见-近红外光电致变色复合材料电极，包括：所述的可见-近红外光电致变色复合材料；以及，与所述可见-近红外光电致变色复合材料结合的透明电极。本专利技术实施例还提供了一种可见-近红外光电致变色复合材料电极的制备方法，包括：提供透明电极，以及在所述透明电极上设置第一结构层和第二结构层；其中，所述第一结构层包含可见光电致变色材料，并至少能够在第一电压下工作而阻止可见光透过所述复合材料电极，所述第二结构层包含近红外光电致变色材料，并至少能够在第二电压下工作而阻止近红外光透过所述复合材料电极，所述第一电压与第二电压不同，并且所述第一结构层和第二结构层中的至少一者内设置有离子通道，所述离子通道用以在将所述复合材料电极与电解液接触时，使来源于所述电解液的离子能进入所述第一结构层及第二结构层。本专利技术实施例还提供了一种可见-近红外光电致变色系统，包括：所述的可见-近红外光电致变色复合材料电极；与所述可见-近红外光电致变色复合材料电极配合的电解液；以及电源，至少用以向所述可见-近红外光电致变色复合材料电极施加可调电压。本专利技术实施例还提供了一种可见-近红外光电致变色系统的调制方法，包括：提供所述的可见-近红外光电致变色系统；向所述复合材料电极施加第一电压，使第一结构层工作并使第二结构层不工作，或者，向所述复合材料电极施加第二电压，使第一结构层不工作并使第二结构层工作，或者，向所述复合材料电极施加第三电压，使第一结构层和第二结构层均不工作，或者，向所述复合材料电极施加第四电压，使第一结构层和第二结构层均工作。与现有技术相比，本专利技术通过将可见光电致变色材料层和近红外光电致变色材料按照独特的方式复合形成可见-近红外光电致变色复合材料，通过电压的选择，可以实现可见光和近红外光的独立调控，最终得到全部的四种调节模式，包括可见光和近红外光都能通过的亮热模式、可见光能透过近红外光不能透过的亮冷模式、可见光不能透过近红外光能透过的暗热模式、可见光和近红外光都不能透过的暗冷模式，从而丰富的调制模式以满足人们对舒适度的更高要求，且制备工艺简单，成本低廉，适于规模化生产和应用。附图说明图1为本专利技术一典型实施例提供的一种可见-近红外光电致变色复合材料电极的结构示意图；图2为本专利技术一典型实施例提供的一种可见-近红外光电致变色复合材料电极的功能示意图；图3为本专利技术一实施例提供的W18O49/普鲁士蓝复合电极在不同电压下的可见-近红外光透过率曲线；图4为本专利技术一实施例提供的W18O49/普鲁士蓝复合电极在不同电压下的照片；图5为本专利技术一实施例提供的W18O49/普鲁士蓝复合电极的循环稳定性测试图。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。本专利技术实施例提供了一种可见-近红外光电致变色复合材料，包括：第一结构层，包含可见光电致变色材料，并至少能够在第一电压下工作而阻止可见光透过所述复合材料电极，与第一结构层结合的第二结构层，包含近红外光电致变色材料，并至少能够在第二电压下工作而阻止近红外光透过所述复合材料电极，所述第一电压与第二电压不同；并且，所述第一结构层和第二结构层中的至少一者内设置有离子通道，所述离子通道用以在将所述复合材料电极与电解液接触时，使来源于所述电解液的离子能进入所述第一结构层及第二结构层。在一些优选实施方案中，所述第一结构层的厚度为200～800nm。在一些优选实施方案中，所述第二结构层的厚度为200～800nm。在一些优选实施方案中，所述第一结构层和第二结构层在第三电压下均不工作，并且所述第一结构层和第二结构层在第四电压下均工作，且其中任意两者均不相同。优选的，所述第一电压、第二电压、第三电压、第四电压均在-3～3V范围中。在一些优选实施方案中，所述第一结构层与第二结构层层叠设置。在一些优选实施方案中，所述离子通道包括形成于第一结构层和/或第二结构层中的一条以上液流通道，并且所述液流通道还与外界连通。在一些优选实施方案中，所述离子通道包括形成于第一结构层和/或第二结构层内部的晶格通道。在一些优选实施方案中，所述第一结构层由可见光电致变色材料组成。在一些优选实施方案中，所述第二结构层由近红外光电致变色材料组成。在一些优选实施方案中，所述可见光电致变色材料至少选自W18O49、WO3、TiO2、NiO、NbOx、普鲁士蓝或聚苯胺，且不限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可见‑近红外光电致变色复合材料，其特征在于包括：第一结构层，包含可见光电致变色材料，并至少能够在第一电压下工作而阻止可见光透过所述复合材料，与第一结构层结合的第二结构层，包含近红外光电致变色材料，并至少能够在第二电压下工作而阻止近红外光透过所述复合材料，所述第一电压与第二电压不同；并且，所述第一结构层和第二结构层中的至少一者内设置有离子通道，所述离子通道用以在将所述复合材料与电解液接触时，使来源于所述电解液的离子能进入所述第一结构层及第二结构层。

【技术特征摘要】
1.一种可见-近红外光电致变色复合材料，其特征在于包括：第一结构层，包含可见光电致变色材料，并至少能够在第一电压下工作而阻止可见光透过所述复合材料，与第一结构层结合的第二结构层，包含近红外光电致变色材料，并至少能够在第二电压下工作而阻止近红外光透过所述复合材料，所述第一电压与第二电压不同；并且，所述第一结构层和第二结构层中的至少一者内设置有离子通道，所述离子通道用以在将所述复合材料与电解液接触时，使来源于所述电解液的离子能进入所述第一结构层及第二结构层。2.根据权利要求1所述的可见-近红外光电致变色复合材料，其特征在于：所述第一结构层的厚度为200～800nm，和/或，所述第二结构层的厚度为200～800nm。3.根据权利要求1所述的可见-近红外光电致变色复合材料，其特征在于：所述第一结构层和第二结构层在第三电压下均不工作，并且所述第一结构层和第二结构层在第四电压下均工作；所述第一电压、第二电压、第三电压和第四电压中的任意两者均不相同；优选的，所述第一电压、第二电压、第三电压和第四电压为-3～3V。4.根据权利要求1所述的可见-近红外光电致变色复合材料，其特征在于：所述第一结构层与第二结构层层叠设置。5.根据权利要求4所述的可见-近红外光电致变色复合材料，其特征在于：所述离子通道包括形成于第一结构层和/或第二结构层中的一条以上液流通道，并且所述液流通道还与外界连通；和/或，所述离子通道包括形成于第一结构层和/或第二结构层内部的晶格通道。6.根据权利要求1所述的可见-近红外光电致变色复合材料，其特征在于：所述第一结构层由可见光电致变色材料组成；和/或，所述第二结构层由近红外光电致变色材料组成。7.根据权利要求1-6中任一项所述的可见-近红外光电致变色复合材料，其特征在于：所述可见光电致变色材料至少选自W18O49、WO3、TiO2、NiO、NbOx、普鲁士蓝或聚苯胺；和/或，所述近红外电致变色材料至少选自W18O49、WO3或ITO纳米晶。8.一种可见-近红外光电致变色复合材料电极，其特征在于包括：权利要求1-7中任一项所述的可见-近红外光电致变色复合材料；以及，与所述可见-近红外光电致变色复合材料结合的透明电极。9.根据权利要求8所述的可见-近红外光电致变色复合材料电极，其特征在于：所述第一结构层与第二结构层层叠设置在透明电极上。10.根据权利要求8或9所述的可见-近红外光电致变色复合材料电极，其特征在于：所述透明电极包括FTO玻璃。11.一种可见-近红外光电致变色复合材料电极的制备方法，其特征在于包括：提供透明电极，以及在所述透明电极上设置第一结构层和第二结构层；其中，所述第一结构层包含可见光电致变色材料，并至少能够在第一电压下工作而阻止可见光透过所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志刚，王振，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32