【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高低温耐受性强的电致变色器件，属于化工材料合成和功能材料。
技术介绍
1、能源是维持国家经济持续发展、保障人民物质生活水平的重要基础。如今，能源短缺、环境污染等问题日益严峻，科学家在开发新能源的同时也在努力寻找节能降耗的方法。电致变色器件及技术主要应用于节能建筑玻璃、其他移动体车窗上、汽车防眩后视镜、显示屏、电子纸、隐身伪装等领域。low-e是一种低辐射玻璃，工作原理是反射大部分的红外线，减少进入室内的热量。中空玻璃是减少室内外的热交换。其目的都是减少室内制冷能耗。但是这两种窗户以及他们的组合都仅仅是有利于降温，而不能调控。即，冬天寒冷的时候，热量依然难以进入室内。
2、传统电致变色器件主要有五层薄膜组成、包括两层透明导电层、离子储存层、电致变色层、以及离子传导层。其中，离子储存层辅助电致变色层在第一，第二导电层上施加低电压实现电致变色反应。离子传导层是提供锂离子及扩散薄膜层，担负着电场作用下确保离子传导率，其结构与制备工艺是保证器件电致变色性能的最重要的技术之一。
3、电致变色器件可按离子传导层的状态可分为三种，分别为：液态电致变色器件，凝胶态电致变色器件以及全固态电致变色器件。液态电致变色器件中离子迁移过程中的阻力较小，离子导电率高，电致变色速度快，透明度高，且制备方式简单、易于灌装；但是存在漏液、腐蚀、分布不均等问题，要求极高、极精细的灌装密封技术。随着电致变色反应的反复循环，电解液的离子浓度趋于不稳定，造成电致变色器件性能严重减弱；酸性电解质中的h+离子对电致变色薄膜材料产生腐蚀
4、然而，由于电解质层与其他膜层的膨胀系数不同，基于树脂的凝胶态电解质层在高温或者低温环境中工作时，热胀冷缩将导致膜层及其界面处产生微裂纹或者其他缺陷。而这些缺陷将会俘获迁移的阳离子，形成无法正常褪色的坏点，导致器件失效。因此，电致变色器件在高纬度或者低纬度地区的应用面临着很大的局限性。
技术实现思路
1、针对现有电致变色器件在高/低温的极端环境中其电致变色性能迅速下降限制了应用范围和领域的技术问题，本专利技术提供了一种高低温耐受性强的电致变色器件，包括：依次层叠的第一透明电极、电致变色层、复合凝胶电解质层和第二透明电极；所述复合凝胶电解质层是由海藻酸盐溶液和含有阳离子的树脂浆料混合后的混合溶液经涂覆和固化处理得到。
2、本公开中，在电解质层引入类共价键的氢键，与电解质基体材料中的极性基团形成强结合，利用氢键增强的方法提升电解质层的韧性和强度，提升器件在高温或低温环境中的稳定性。复合凝胶电解质层是指将海藻酸盐与树脂基体进行复合形成增强型的电解质，在低温下依然具有优异的电化学活性。
3、较佳的，所述海藻酸盐溶液的质量浓度为0.5wt％～5wt％；所述海藻酸盐溶液的海藻酸盐溶液的溶剂为pma、nmp和emc中的至少一种；所述海藻酸盐选自海藻酸钠、海藻酸铝、海藻酸镁和海藻酸钙中的至少一种。海藻酸盐添加的目的是与形成电解质氢键，从而提高电解质在低温下的韧性和强度。若添加量过低，则达不到预期目的，添加量过高，则复合之后的电解质层过于致密，离子的迁移通道减少，会影响器件的响应速度和循环稳定性。
4、较佳的，所述海藻酸盐溶液中还含有配位剂，所述配位剂选自8-羟基喹啉、乙二胺、edta、β-葡萄酸内脂、葡萄糖酸-a-内脂和葡萄糖酸δ内酯中的至少一种，浓度为1～5％。浓度是配位剂相对于整体的浓度。复合凝胶电解质层的制备方法是配置基于光固化树脂的阳离子前驱体浆料，进一步添加富含类共价键的海藻酸盐组成。其中阳离子不仅在电场驱动下引起电致变色变色，还能作为交联离子促进海藻酸钠溶液的凝胶反应。此外，通过海藻酸盐的添加比例调节海藻酸离子与有机电解质的交联强度。通过添加适量的配位剂控制海藻酸盐的交联速度。
5、较佳的，所述含有阳离子的树脂浆料包括溶剂、稳定剂、固化树脂、有机前驱体和离子源；优选地，所述溶剂、稳定剂、固化树脂、有机前驱体和离子源的比例为(0.5～2)：(0.1～3)：(1～10)：(0.05～5)：1，优选为1:1:2:0.1:1。
6、较佳的，所述溶剂选自pma、nmp和emc中的至少一种；
7、所述稳定剂选自二茂铁、二茂猛、乙烯基二茂铁中的至少一种；
8、所述固化树脂选自紫外光固化树脂、pvb树脂、有机硅树脂和丙烯酸树脂中的至少一种；
9、所述有机前驱体选自etpta、tmpta和三羟甲基丙烷三丙烯酸脂中的至少一种；
10、所述离子源选自al离子盐、mg离子盐和ca离子盐中的至少一种，优选为高氯酸镁、高氯酸钙和高氯酸铝中的至少一种。
11、较佳的，所述海藻酸盐溶液和含有阳离子的树脂浆料质量比为(1～50)％：1。
12、较佳的，所述混合溶液中还加入附着力促进剂和流平剂；
13、所述附着力促进剂选自byk4500、byk4509、byk4510、byk4511和byk4512中的至少一种，加入量为0.1～5wt％；
14、所述流平剂byk333、byk358n、byk306和byk378，加入量为0.5～2％。
15、较佳的，所述涂覆的方式为旋涂，所述旋涂的转速为1000～3000rpm；所述复合凝胶电解质层的厚度为20μm～80μm。所述固化的方式为紫外光照固化处理或热固化处理；
16、所述紫外光固化处理的功率为50～200w，时间为5～60s；所述热固化处理的温度为50～80℃，时间为30～120分钟。
17、较佳的，所述电致变色层为无机电致变色层，材质选自wo3、moo3和tio2中的至少一种；所述电致变色层的厚度为100～500nm。
18、较佳的，所述第一透明电极和第二透明电极的材质选自透明导电氧化物和金属纳米线中至少一种；所述第一透明电极和第二透明电极的方阻为10～40ω/cm2，透过率≥75％(可见光波段平均值)。
19、较佳的，所述电致变色器件在-80℃～150℃下循环5000次，调节能力衰减≤10％。这个数值表明器件具有优异的耐低温性能。
20、有益效果：
21、1、本专利技术通过海藻酸盐通过类共价键与电解质的树脂网络之间强氢键作用，增强复合凝胶的韧性和强度；
22、2、本专利技术中，复合凝胶电解本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高低温耐受性强的电致变色器件，其特征在于，包括：依次层叠的第一透明电极、电致变色层、复合凝胶电解质层和第二透明电极；所述复合凝胶电解质层是由海藻酸盐溶液和含有阳离子的树脂浆料混合后的混合溶液经涂覆和固化后得到。
2.根据权利要求1所述的电致变色器件，其特征在于，所述海藻酸盐溶液的质量浓度为0.5wt%～5wt%；所述海藻酸盐溶液的溶剂为PMA、NMP和EMC中的至少一种；所述海藻酸盐选自海藻酸钠、海藻酸铝、海藻酸镁和海藻酸钙中的至少一种；
3.根据权利要求1所述的电致变色器件，其特征在于，所述含有阳离子的树脂浆料包括溶剂、稳定剂、固化树脂、有机前驱体和离子源；优选地，所述溶剂、稳定剂、固化树脂、有机前驱体和离子源的比例为（0.5～2）：（0.1～3）：（1～10）：（0.05～5）：1，优选为1:1:2:0.1:1。
4.根据权利要求3所述的电致变色器件，其特征在于，所述溶剂选自PMA、NMP和EMC中的至少一种；
5.根据权利要求1-4中任一项所述的电致变色器件，其特征在于，所述海藻酸盐溶液和含有阳离子的树脂浆料的质量比为
6.根据权利要求1-5中任一项所述的电致变色器件，其特征在于，所述混合溶液中还加入附着力促进剂和流平剂；
7.根据权利要求1-6中任一项所述的电致变色器件，其特征在于，所述涂覆的方式为旋涂，所述旋涂的转速为1000～3000rpm；
8.根据权利要求1-7中任一项所述的电致变色器件，其特征在于，所述电致变色层为无机电致变色层，材质选自WO3、MoO3和TiO2中的至少一种；所述电致变色层的厚度为100～500nm。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的电致变色器件，其特征在于，所述第一透明电极和第二透明电极的材质选自透明导电氧化物和金属纳米线中至少一种；所述第一透明电极和第二透明电极的方阻为10～40 Ω/cm2，可见光波段透过率平均值≥75%。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的电致变色器件，其特征在于，所述电致变色器件在-80℃～150℃下循环5000次，调节能力衰减≤10%。
...【技术特征摘要】
1.一种高低温耐受性强的电致变色器件，其特征在于，包括：依次层叠的第一透明电极、电致变色层、复合凝胶电解质层和第二透明电极；所述复合凝胶电解质层是由海藻酸盐溶液和含有阳离子的树脂浆料混合后的混合溶液经涂覆和固化后得到。
2.根据权利要求1所述的电致变色器件，其特征在于，所述海藻酸盐溶液的质量浓度为0.5wt%～5wt%；所述海藻酸盐溶液的溶剂为pma、nmp和emc中的至少一种；所述海藻酸盐选自海藻酸钠、海藻酸铝、海藻酸镁和海藻酸钙中的至少一种；
3.根据权利要求1所述的电致变色器件，其特征在于，所述含有阳离子的树脂浆料包括溶剂、稳定剂、固化树脂、有机前驱体和离子源；优选地，所述溶剂、稳定剂、固化树脂、有机前驱体和离子源的比例为（0.5～2）：（0.1～3）：（1～10）：（0.05～5）：1，优选为1:1:2:0.1:1。
4.根据权利要求3所述的电致变色器件，其特征在于，所述溶剂选自pma、nmp和emc中的至少一种；
5.根据权利要求1-4中任一项所述的电致变色器件，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹逊，黄爱彬，徐放，季晓炜，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：
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