本发明专利技术涉及一种光谱反射率调控装置及制备方法，调控装置或方法采用电化学体系对光谱反射率进行动态调控，所述电化学体系包括：电池正极，所述电池正极设置有碱金属化合物，在充电时，所述碱金属化合物释放碱金属离子；电解液，所述电解液含有碱金属离子，在充电或放电时，所述电解液为所述碱金属离子提供通道；电池负极，所述电池负极上设置有若干成核位点，所述碱金属离子获得电子后在所述成核位点上沉积；充电时，电池正极释放碱金属离子，所述碱金属离子通过所述电解液到达所述电池负极并沉积，放电时，所述电池负极的碱金属失电子转换为碱金属离子，经所述电解液达到所述电池正极。本发明专利技术中的装置在可见光波段实现了反射率在20%~80%的动态调控。率在20%~80%的动态调控。率在20%~80%的动态调控。
【技术实现步骤摘要】
一种光谱反射率调控装置及其制备方法
[0001]本专利技术涉及一种光谱调控装置及制备方法，尤其涉及一种光谱反射率调控装置及其制备方法。
技术介绍
[0002]超材料由于其独特的电磁特性引起了人们的极大兴趣，这些特性主要是通过其亚波长结构和功能排列而引入的。作为平面超材料的一种形式，超表面不仅克服了块体超材料所面临的挑战(例如，高损耗和困难的制造)，而且还通过波前整形、辐射控制和极化转换对电磁波施加了强大的操纵。利用超表面对电磁波的动态操控在波束赋形、传感探测、扫描聚焦、极化调控以及信号调谐等方面具有广泛的应用前景。电磁超表面对电磁波的调控特性与单元结构的几何参数和材料参数密切相关，因此特定功能的单元结构一旦被设计成型，其对电磁波的调控功能也就无法调节，从而只能在单频或者窄带范围内工作。在实际应用中，更多地需要对电磁波进行动态调控，例如雷达探测中需要实时改变辐射波的方向，光通信中对信号的动态调制，以及成像显示中画面的实时切换等。而且在一定程度上造成了资源浪费，设计电控宽光谱动态可调超表面即成为当前的研究热点。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的为提供一种能够在一定光谱范围内实现光谱反射率动态调控的装置，基于该目的，本专利技术一方面提供了一种光谱反射率调控装置，另一方面提供了该装置的制备方法，该装置能够对400～800nm波段的光谱实现20～80％反射率的动态调控。
[0004]针对本专利技术中的光谱反射调控装置，所采取的技术方案为：一种光谱反射率调控装置，采用电化学体系对光谱反射率进行动态调控，所述电化学体系包括：电池负极，所述电池正极设置有碱金属或碱金属盐，在充电时，所述碱金属或碱金属盐释放碱金属离子；
[0005]电解液，所述电解液含有碱金属离子，在充电或放电时，所述电解液为所述碱金属离子提供流动载体；
[0006]电池负极，所述电池负极上设置有成核位点，所述碱金属离子获得电子后在所述成核位点上沉积；
[0007]充电时，电池正极释放碱金属离子，所述碱金属离子通过所述电解液在所述电池负极沉积，放电时，所述电池负极沉积的碱金属失电子向所述电解液中释放碱金属离子，所述碱金属离子在所述电池正极得电子并沉积。
[0008]作为一种优选方案，所述电池负极以金属颗粒作为成核位点，所述金属颗粒与所述碱金属相亲和。
[0009]作为一种优选方案，所述电池负极上的金属颗粒尺寸不等。
[0010]作为一种优选方案，所述金属颗粒具有多种尺寸，金属颗粒的尺寸分布为0～50nm。
[0011]作为一种优选方案，所述金属颗粒的尺寸分布为10～80nm。
[0012]作为一种优选方案，不同尺寸的所述金属颗粒在所述电池负极上规则分布或不规则分布。
[0013]作为一种优选方案，所述金属颗粒为Au、Cu、Sn、Sb中的一种或多种的组合。
[0014]作为一种优选方案，所述金属颗粒为Au。
[0015]作为一种优选方案，所述金属颗粒为球形颗粒。
[0016]作为一种优选方案，所述电化学体系满足以下其一或多者的结合：
[0017]——电池正极为LiFePO4；
[0018]——电解液为LiFSI的有机溶液；
[0019]——电池负极为以钨为基底，钨上设置所述成核位点。
[0020]作为一种优选方案，所述LiFSI的有机溶液为LiFSI的DME/DOL溶液，质量分数为1％LiNO3作为添加剂。
[0021]作为一种优选方案，所述LiFSI的有机溶液中LiFSI的浓度为1M。
[0022]作为一种优选方案，光线照射在所述电池负极上，光谱反射率随电池负极中碱金属颗粒沉积大小动态变化。
[0023]作为一种优选方案，调控光谱波段为400～800nm，反射率调控范围为20％～80％。
[0024]针对本专利技术中的光谱反射率调控装置的制备方法，所采取的技术方案为，包括以下步骤
[0025]选取底板；
[0026]在底板的第一区域涂覆所述电池正极材料；
[0027]在底板的第二区域设置电池负极；
[0028]选取盖板，所述盖板与所述底板配合封装所述电池正极和电池负极；
[0029]向所述盖板与所述底板之间的封装空间内灌注所述电解液，所述电池正极和所述电池负极均置于所述电解液内。
[0030]作为一种优选方案，所述电池负极的制备步骤为
[0031]a在底板的第二区域磁控溅射一层金属钨作为基底；
[0032]b在基底上涂覆胶层，所述胶层在基底上为规则或不规则的点阵分布；
[0033]c在基底上喷射金属Au，Au在金属钨或胶层上沉积；
[0034]d去除胶层，沉积在胶层上的金属Au脱落，沉积在金属钨上的Au保留，在所述基底上形成第一金属Au颗粒；
[0035]e在基底上喷射金属Au薄层后进行高温退火消除应力，所述金属Au薄层形成第二金属颗粒。
[0036]作为一种优选方案，所述胶层为PMMA，所述步骤b中点阵结构的胶层形成方法为：
[0037](1)在基底上涂覆胶层；
[0038](2)利用电子束曝光工艺使电子束与设定区域的胶层反应；
[0039](3)显影去除发生反应的胶层，所述基底上留下未发生反应的胶层，未反应的胶层呈点阵分布。
[0040]作为一种优选方案，步骤(3)中显影液为IPA、MIBK，其质量比为IPA:MIBK＝3:1。
[0041]作为一种优选方案，步骤c中金属Au的沉积厚度为40～80nm。
[0042]作为一种优选方案，步骤e中金属Au薄层的厚度为10～40nm。
[0043]作为一种优选方案，所述电池正极与所述电池负极均通过铜线引出并连接电源，铜线穿出封装区连接所述电源。
[0044]作为一种优选方案，所述电池正极和所述电池负极置于所述底板的同一侧，所述第一区域和第二区域无重叠区。
[0045]作为一种优选方案，所述顶板为光学透明板。
[0046]作为一种优选方案，所述基底为金属钨。
[0047]作为一种优选方案，所述基底厚度为120nm。
[0048]本专利技术所产生的有益效果包括：1、本专利技术利用碱金属在被施以外场(光场、电场、机械外力等)作用时，材料或结构的性质发生变化从而引起等离激元响应发生改变，实现动态可调的等离激元器件。
[0049]2、本专利技术通过电化学氧化还原反应改变微纳结构而调控等离激元，具有渐变操作且长循环的优点。
[0050]3、在光学方面，碱金属具有高的局域光场能力、低光学损耗的优点。在能源方面，碱金属如金属锂、金属钠具有高的质量比容量和最低的电化学电位，是很好的能源载体。结合锂金属的光学和能源存储的两方面特性，实现了基于锂金属电池的碱金属等离激元动态光谱调控。
[0051]4、本专利技术中的装置在可见光波段实现了反射率在20％～80％的动态调控。
[0052]5、本专利技术中的装本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光谱反射率调控装置，其特征在于：采用电化学体系对光谱反射率进行动态调控，所述电化学体系包括：电池正极，所述电池正极设置有碱金属化合物，在充电时，所述碱金属化合物释放碱金属离子；电解液，所述电解液含有碱金属离子，在充电或放电时，所述电解液为所述碱金属离子提供通道；电池负极，所述电池负极上设置有若干成核位点，所述碱金属离子获得电子后在所述成核位点上沉积；充电时，电池正极释放碱金属离子，所述碱金属离子通过所述电解液到达所述电池负极并沉积，放电时，所述电池负极的碱金属失电子转换为碱金属离子，经所述电解液达到所述电池正极。2.根据权利要求1所述的光谱反射率调控装置，其特征在于：所述电池负极以金属颗粒或非金属颗粒作为成核位点，所述金属颗粒或非金属颗粒与所述碱金属相亲和。3.根据权利要求1所述的光谱反射率调控装置，其特征在于：所述电池负极以金属颗粒作为成核位点，所述金属颗粒与所述碱金属相亲和。4.根据权利要求2所述的光谱反射率调控装置，其特征在于：所述电池负极上的金属颗粒尺寸不等。5.根据权利要求4所述的光谱反射率调控装置，其特征在于：所述金属颗粒具有至少两种尺寸，金属颗粒的尺寸分布为10~80nm。6.根据权利要求4所述的光谱反射率调控装置，其特征在于：不同尺寸的所述金属颗粒在所述电池负极上规则分布或不规则分布。7.根据权利要求2或3所述的光谱反射率调控装置，其特征在于：所述金属颗粒为Cu、Sn、Ni、Al、Ag、Mg、Cr、Mo、Zn中的一种或多种的组合。8.根据权利要求2或3所述的光谱反射率调控装置，其特征在于：所述金属颗粒为Au。9.根据权利要求2或3所述的光谱反射率调控装置，其特征在于：所述金属颗粒为球形颗粒或柱形颗粒。10.根据权利要求1所述的光谱反射率调控装置，其特征在于：所述电化学体系满足以下其一或多者的结合：——电池正极为钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂中的一种；——电解液为含锂有机溶液；——电池负极为以导电金属层为基底，导电金属层上设置所述成核位点。11.根据权利要求1所述的光谱反射率调控装置，其特征在于：照射在所述电池负极上的光谱反射率随所述电化学反应...
【专利技术属性】
技术研发人员：周林，余慧玲，梁洁，朱嘉，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。