在发光态-透光态-阻光态-反光态间相互转化的刚性/柔性可粘贴智能窗及其制备方法技术

一种在发光态‑透光态‑阻光态‑反光态间相互转化的刚性/柔性可粘贴智能窗及其制备方法，属于电致发光技术领域。为五层结构，第一层为具有第一透明电极的第一透明基底，第一透明电极作为电致发光器件层的阳极；第二层为电致发光器件层；第三层为中间透明共电极层，作为电致发光器件层的阴极和电致变色器件层的阳极；第四层为电致变色器件层；第五层为具有第二透明电极的第二透明基底，第二透明电极作为电致变色器件层的阴极。该智能窗可以集自然光透过、保温隔热、室内照明、隐私保护等多种功能于一身，有望取代现有的窗帘、壁灯、化妆镜等传统室内设施。本发明专利技术可以很好地调节区域的光照强度，还可以控制区域温度，起到节能环保作用。

【技术实现步骤摘要】
在发光态-透光态-阻光态-反光态间相互转化的刚性/柔性可粘贴智能窗及其制备方法
本专利技术属于电致发光
，具体涉及一种在发光态-透光态-阻光态-反光态间相互转化的刚性/柔性可粘贴智能窗及其制备方法。
技术介绍
电致变色与电致发光的智能窗可以在发光态、透光态、阻光态和反光态之间相互转化。智能窗能够根据需要改变自身颜色，在白天能够控制太阳光对室内的辐射量，从而降低室内温度控制方面的耗能。此外，智能窗在夜间可以发光，实现室内大面积照明，减少照明方面的能源消耗，为节能环保提供新的途径与技术保障。这类智能窗通过电路设计有望取代窗帘，壁灯和化妆镜等传统室内设施。未来其与物联网、智慧家庭等概念相结合可实现全智能化家居，为设计师提供更广阔的建筑设计维度，发挥科技美学的优势。传统的电致变色智能窗由有机物或金属氧化物组成，例如聚(环氧乙烷)，聚(甲基丙烯酸甲酯)聚偏二氟，MoO3，NiO，WO3等等，或者利用稀土中的氢致相变以及稀土或过渡金属与镁的混合物来实现电致变色。但是这些材料作为电致变色材料的应用有两个主要缺点：(1)由于材料的固有颜色与透明态电解质中金属离子相比具有较高的消光系数，意味着其在透明态时的光透过率很低；(2)自由电子在材料中产生的很少，电场很容易穿透材料，大部分的入射能量被吸收或散射，所以基于这类材料的电致变色器件无法形成镜面态。功能相对来说比较单一，同时要运用磁控溅射等大型设备来制作透明导电层、电致变色器件层、离子通过层等，生产成本高，工艺复杂，并且该类智能窗易碎，实际应用存在很多的不便。r>目前市面上的智能窗的智能化只体现在电致变色中，根据需要展现出相应的颜色，但是还没有实现根据太阳光的强弱自动电致变色，同时不能实现电致发光，相应的智能窗功能相对来说较单一，制作成本较高，方法复杂。本专利技术采用噻吩(thiophene)、苯胺(aniline)、呋喃(furan)、咔唑(carbazole)、吲哚(indole)等具有共轭结构的稳定杂环芳香族材料体系，利用吸电基团/施电子基团取代基会影响位阻作用的原理，实现电致变色的性能以及优化。同时创新性的提出通过原子层沉积技术，实现中间透明电极的制作，将电致变色与电致发光器件集成到一个单元模块中，彻底消除电解质对荧光材料的猝灭影响。利用组装、掺杂、填充、沉积等手段和相应的改性、增效机理改善集成器件性能。制作工艺相对简单，成本低，不仅可以制成刚性，还可以制成柔性，避免智能窗易碎的缺点。为更广泛的光电子器件集成技术提供一条新思路。利用相应的控制电路，发挥智能窗的“主动”调节优势，通过预先设定，信号反馈，电路逻辑处理，电压调制，器件响应的方式初步实现窗户的智能化,未来与物联网、光热传感器等概念相结合会有更广阔的应用空间。
技术实现思路
本专利技术针对现实技术的迫切需求，提供了一种可以集自然光透过、保温隔热、室内照明、隐私保护等多种功能于一身的能够在发光态-透光态-阻光态-反光态间相互转化的刚性/柔性可粘贴智能窗及其制备方法，将有望取代现有的窗帘、壁灯、化妆镜等传统室内设施，成为未来建筑的“智能窗”。为了实现上述目的，本专利技术基于电致发光器件(ElectroluminescentDevice，ELD)与电致变色器件(ElectrochromicDevice，ECD)具有相似的得失电子过程这一特点，设计了集照明(发光，Lighting)、透明(透光，Transparent)，黑色(阻光，Dark)、镜面(反光，Mirror)即L.T.D.M.四种模式的新型智能窗，其工作方式和器件结构如图1所示，该智能窗采用五层结构，第一层为具有第一透明电极的第一透明基底1，其中第一透明电极作为电致发光器件层的阳极，第二层为电致发光器件层，第三层为中间透明共电极层，作为电致发光器件层的阴极和电致变色器件层的阳极，第四层为电致变色器件层，第五层为具有第二透明电极的第二透明基底5，第二透明电极作为电致变色器件层的阴极。本专利技术所述的一种在发光态-透光态-阻光态和反光态间相互转化的刚性/柔性可粘贴的智能窗的制备方法，其步骤如下：1)将刚性或柔性的透明基底进行裁剪，清洁后烘干；作为第一透明基底1和第二透明基底5；2)在步骤1)得到的第一透明基底上利用原子层沉积技术和真空热蒸镀技术等镀膜方式相结合制备以氧化锌-银-氧化锌(ZincOxide-Aluminum-ZincOxide，ZAZ)为代表的金属氧化物与单质金属复合的粗糙度小于20nm的第一透明电极或制备以铟锡氧化物(Indiumtinoxide，ITO)为代表的粗糙度小于20nm的第一透明电极，作为电致发光器件层的阳极；单质金属为银、金、铂、锡等，金属氧化物为氧化铝、氧化锌等；3)在步骤2)制备的第一透明电极上利用真空热蒸镀技术为代表的镀膜方式将各种有机材料按照空穴注入层(10-200nm)、空穴传输层(30-200nm)、发光层(10-200nm)、电子传输层(30-200nm)、电子注入层(1-20nm)的顺序依次制备得到电致发光器件层2；4)在步骤3)制备的电致发光器件层上利用原子层沉积技术和真空热蒸镀技术等镀膜方式相结合制备电致发光器件与电致变色器件的中间透明共电极层3，共电极层的材料为单质金属或以氧化锌-银-氧化锌(ZincOxide-Aluminum-ZincOxide，ZAZ)为代表的金属氧化物与单质金属复合的电极，单质金属为银、金、铂、锡等，金属氧化物为氧化铝、氧化锌等，中间透明共电极层的厚度在10-300nm；5)在以聚甲基丙烯酸甲酯(PolymethylMethacrylate，PMMA)或四丁基溴化铵等为代表的聚合物中添加Cu、Ni、Ag、Bi、Pb等金属阳离子，得到金属阳离子浓度范围1wt％-50wt％的凝胶态聚合物电解质，或添加噻吩、苯胺、呋喃、咔唑、吲哚等具有共轭结构的稳定杂环芳香族材料，利用这些材料的吸电基团/施电子基团取代基会影响位阻作用的原理得到稳定杂环芳香族材料浓度范围1wt％-50wt％的凝胶态聚合物电解质；6)将厚度范围0.1mm-3mm的聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)或改性聚苯乙烯(ABS)等树脂薄片进行裁剪及抛光，制备得到多条隔离垫片层；7)将步骤4)得到的共电极层与步骤6)得到的多条隔离垫片层进行粘贴，从而在共电极层上得到一个由多条隔离垫片层围成的密闭区域；8)在步骤1)得到的第二透明基底5上利用原子层沉积技术、溶液旋涂技术和真空热蒸镀技术等镀膜方式相结合制备以氧化锌-银-氧化锌(ZincOxide-Aluminum-ZincOxide，ZAZ)为代表的金属氧化物与单质金属复合的粗糙度大于20nm的第二透明电极，作为电致变色器件层的阴极；单质金属为银、金、铂、锡等，金属氧化物为氧化铝、氧化锌等；9)将步骤7)得到的隔离垫片层与步骤8)得到的第二透明电极进行粘贴；10)在步骤9)得到的隔离垫片层的侧边用针管将步骤5)制备的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在发光态-透光态-阻光态-反光态间相互转化的刚性/柔性可粘贴智能窗的制备方法，其步骤如下：/n1)将刚性或柔性的透明基底进行裁剪，清洁后烘干；作为第一透明基底(1 )和第二透明基底(5)；/n2)在步骤1)得到的第一透明基底(1)上制备金属氧化物与单质金属复合的第一透明电极或制备粗糙度小于20nm的第一透明电极，作为电致发光器件层的阳极；/n3)在步骤2)制备的第一透明电极上将有机材料按照空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层的顺序依次制备得到电致发光器件层(2)；/n4)在步骤3)制备的电致发光器件层(2)上制备电致发光器件与电致变色器件的中间透明共电极层(3)；共电极层(3)为单质金属或金属氧化物与单质金属复合的电极；/n5)在聚甲基丙烯酸甲酯或四丁基溴化铵中添加Cu、Ni、Ag、Bi或Pb金属阳离子，得到金属阳离子浓度范围1wt％-50wt％的凝胶态聚合物电解质，或添加噻吩、苯胺、呋喃、咔唑或吲哚，得到杂环芳香族材料浓度范围1wt％-50wt％的凝胶态聚合物电解质；/n6)将聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或改性聚苯乙烯树脂薄片裁剪及抛光，制备得到多条隔离垫片层；/n7)将步骤4)得到的共电极层(3)与步骤6)得到的多条隔离垫片层进行粘贴，从而在共电极层(3)上得到一个由多条隔离垫片层围成的密闭区域；/n8)在步骤1)得到的第二透明基底(5)上制备表面金属氧化物与单质金属复合的第二透明电极，作为电致变色器件层的阴极；/n9)将步骤7)得到的隔离垫片层与步骤8)得到的第二透明电极进行粘贴；/n10)在步骤9)得到的隔离垫片层的侧边用针管将步骤5)制备的凝胶聚合物电解质注入由隔离垫片层围成的密闭区域内，得到电致变色层(4)，并进行封装，从而得到在发光态-透光态-阻光态和反光态间相互转化的刚性/柔性可粘贴的智能窗。/n...

【技术特征摘要】
1.一种在发光态-透光态-阻光态-反光态间相互转化的刚性/柔性可粘贴智能窗的制备方法，其步骤如下：
1)将刚性或柔性的透明基底进行裁剪，清洁后烘干；作为第一透明基底(1)和第二透明基底(5)；
2)在步骤1)得到的第一透明基底(1)上制备金属氧化物与单质金属复合的第一透明电极或制备粗糙度小于20nm的第一透明电极，作为电致发光器件层的阳极；
3)在步骤2)制备的第一透明电极上将有机材料按照空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层的顺序依次制备得到电致发光器件层(2)；
4)在步骤3)制备的电致发光器件层(2)上制备电致发光器件与电致变色器件的中间透明共电极层(3)；共电极层(3)为单质金属或金属氧化物与单质金属复合的电极；
5)在聚甲基丙烯酸甲酯或四丁基溴化铵中添加Cu、Ni、Ag、Bi或Pb金属阳离子，得到金属阳离子浓度范围1wt％-50wt％的凝胶态聚合物电解质，或添加噻吩、苯胺、呋喃、咔唑或吲哚，得到杂环芳香族材料浓度范围1wt％-50wt％的凝胶态聚合物电解质；
6)将聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或改性聚苯乙烯树脂薄片裁剪及抛光，制备得到多条隔离垫片层；
7)将步骤4)得到的共电极层(3)与步骤6)得到的多条隔离垫片层进行粘贴，从而在共电极层(3)上得到一个由多条隔离垫片层围成的密闭区域；
8)在步骤1)得到的第二透明基底(5)上制备表面金属氧化物与单质金属复合的第二透明电极，作为电致变色器件层的阴极；
9)将步骤7)得到的隔离垫片层与步骤8)得到的第二透明电极进行粘贴；
10)在步骤9)得到的隔离垫片层的侧边用针管将步骤5)制备的凝胶聚合物电解质注入...

【专利技术属性】
技术研发人员：段羽，柳斌，陈琛，普热梅斯拉夫·德塔，陈平，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22