一种柔性耐弯折多波段光谱调控电致变色器件的制备方法与流程

本发明涉及一种光谱调控电致变色器件的制备方法。

背景技术：

1、现阶段光电探测技术朝着智能化、集成化及多功能化的方向迅速迭代发展，传统的单一波段光谱调控技术已难以满足应用需求。为了减少探测目标与背景信号的差异，降低被探测到的概率，亟需开发多波段(尤其是可见和红外波段)兼容的光谱调控技术。具有多波段光谱调控功能的电致变色器件在显示、装饰、个人热管理和自适应热伪装应用方面具有广阔的应用前景。电致变色光谱调控技术具有工艺简单、驱动电压低和调控幅度大的优势，目前报道的多波段光谱调控电致变色器件通常使用au膜作为电极和高反射层，制备成本昂贵，且器件在实际应用中经历多次弯折之后，电极极易发生开裂，从而导致光谱调控器件失效。

技术实现思路

1、本发明是要解决现有的柔性电致变色器件及光谱调控器件在应用过程中，工作电极的抗弯折能力差，在经历多次弯折后，电极易开裂造成器件失效以及降低多波段光谱调控电致变色器件的制备成本的技术问题，而提供一种柔性耐弯折多波段光谱调控电致变色器件的制备方法。

2、本发明采用agnws/ag镶嵌式结构电极，可以对au电极进行替代。一方面提升了红外发射率调控范围，另一方面提升了电极及光谱调控器件的弯折稳定性，极大程度上改善了其实际应用的能力。此外，采用agnws/ag电极代替au电极，起到了降低制备成本的目的。本发明通过设计银纳米线(agnws)和银颗粒(ag)的镶嵌结构电极，以超声喷涂的方式将聚苯胺喷涂到agnws/ag电极上作为变色及变发射率功能层，采用封装层-基于agnws/ag的聚苯胺薄膜-吸附了电解质溶液的电解质隔膜层、基于agnws/ag的聚苯胺薄膜、封装层的三明治结构，制备具有高度耐弯折能力的柔性耐弯折可见-红外多波段光谱调控器件，通过施加不同的电压，可以实现活性功能材料(电致变色层)在可见-红外波段光谱特性的调节。通过本发明制备的agnws/ag镶嵌结构的电极的柔性耐弯折可见-红外多波段光谱调控器件拥有很高的红外发射率调控范围，比传统的以au膜作为电极的可见-红外多波段光谱调控器件的红外发射率调控范围要高，热辐射调控效果更为明显，可以完全代替au电极，降低制作成本。

3、一种柔性耐弯折多波段光谱调控电致变色器件的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

4、一、制备基于agnws/ag镶嵌结构的电极：

5、将银纳米线溶液涂覆到多孔基底薄膜上，得到银纳米线薄膜；采用热蒸镀的方式将银颗粒均匀蒸镀到银纳米线薄膜上，得到基于agnws/ag镶嵌结构的电极；

6、二、构建电解质隔膜层：

7、将电解质隔膜层溶液置于溶剂中，通过相分离法得到具有多孔结构的隔膜层，之后在真空烘箱中进行烘干，得到电解质隔膜层；

8、步骤二中所述的电解质隔膜层溶液为聚乙烯醇硫酸溶液、聚偏氟乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯二甲基甲酰胺溶液和聚偏氟乙烯-六氟丙烯基聚合物二甲基甲酰胺溶液中的一种或几种的混合液；

9、三、制备基于agnws/ag的聚苯胺薄膜：

10、①、在冰水浴条件下，将浓度为1mol/l的盐酸、质量分数为10％的苯胺甲醇溶液和质量分数为10％过硫酸铵水溶液混合，震荡一段时间使其均匀混合，然后静置反应，再进行离心，倒去上清液，得到反应产物；使用浓度为5mol/l的盐酸对反应产物进行离心清洗，多次离心清洗至上清液不再浑浊，倒出上清液，将沉淀物烘干，研磨成粉末，得到聚苯胺粉末；

11、②、将聚苯胺粉末分散到浓度为5mol/l的盐酸中，分散后聚苯胺粉末的浓度为1g/l～1.5g/l，超声一段时间，再喷涂到基于agnws/ag镶嵌结构的电极上，烘干，得到基于agnws/ag的聚苯胺薄膜；

12、四、构建柔性耐弯折可见-红外多波段光谱调控器件：

13、①、制备电解质溶液：

14、将锂盐溶解到碳酸丙烯酯溶剂中，得到电解质溶液；

15、②、将步骤二制备的电解质隔膜层浸入到电解质溶液中10min～20min，取出后得到吸附了电解质溶液的电解质隔膜层；

16、③、按照封装层、基于agnws/ag的聚苯胺薄膜、吸附了电解质溶液的电解质隔膜层、基于agnws/ag的聚苯胺薄膜、封装层的顺序进行叠放，再利用热压机进行封装，得到一种柔性耐弯折多波段光谱调控电致变色器件。

17、本发明的原理及优点：

18、一、本发明中agnws/ag镶嵌结构的电极的耐弯折性增强机理为：首先将agnws均匀涂覆在基底薄膜上，随后ag颗粒通过蒸镀的方式附着与agnws的表面、接口处、及空隙处，ag颗粒对agnws起到了加固的作用；另一方面，agnws将ag颗粒连接在一起，在经历数次弯折后，ag颗粒之间即使发生脱漏，无法结合在一起，agnws依然将ag颗粒连接在一起，保证电极不会发生失效；器件在经历20000次弯折后，依然存在较高的发射率能力，更加利于实际应用；

19、二、本发明基于agnws/ag的耐弯折镶嵌式电极，制备了以聚苯胺为功能层的柔性耐弯折可见-红外多波段光谱调控器件，在可见光波段可实现深绿色(氧化态)和深灰色(还原态)之间的可逆切换，在2.5-25μm和8-14μm波段的红外发射率△ε分别为0.545和0.435，在20000次弯折循环之后，器件的光谱调控能力保持完好；

20、三、在光谱调控器件中，基于agnws/ag的耐弯折镶嵌式电极可以替代传统au电极，降低了器件的制备成本，在可见-红外双波段光谱调控器件起到等效作用，且提高了器件的弯折耐受性和红外发射率调控幅度。

技术特征：

1.一种柔性耐弯折多波段光谱调控电致变色器件的制备方法，其特征在于所述制备方法具体是按以下步骤完成的：

2.根据权利要求1所述的一种柔性耐弯折多波段光谱调控电致变色器件的制备方法，其特征在于步骤一中所述的银纳米线溶液中溶剂为乙醇，浓度为5mg/ml；步骤一中所述的多孔基底薄膜为聚乙烯薄膜、尼龙66薄膜或pet薄膜。

3.根据权利要求1所述的一种柔性耐弯折多波段光谱调控电致变色器件的制备方法，其特征在于步骤一中所述的涂覆的方法为刮涂法、麦耶棒涂法或喷涂法；步骤一中银纳米线溶液的体积与多孔基底薄膜的表面积比为(1ml～2ml):(1cm2～1.5cm2)；步骤一中银颗粒蒸镀的厚度为50nm～200nm。

4.根据权利要求1所述的一种柔性耐弯折多波段光谱调控电致变色器件的制备方法，其特征在于步骤二中所述的溶剂为乙醇、丙酮或水；步骤二中将电解质隔膜层溶液置于溶剂中的时间为10min～30min；步骤二中所述的烘箱的温度为60℃～80℃；步骤二中所述的烘干的时间为3h～5h。

5.根据权利要求1所述的一种柔性耐弯折多波段光谱调控电致变色器件的制备方法，其特征在于步骤二中所述的聚偏氟乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯二甲基甲酰胺溶液的制备方法具体是按以下步骤完成的：将聚偏氟乙烯加入到二甲基甲酰胺中，在磁力搅拌下加热至完全溶解，得到聚偏氟乙烯溶液；将聚甲基丙烯酸甲酯加入到聚偏氟乙烯溶液中，在磁力搅拌下加热直至完全溶解，得到聚偏氟乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯二甲基甲酰胺溶液；所述的加热的温度为60℃～80℃，搅拌的速度为100r/min～1000r/min；所述的聚偏氟乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯二甲基甲酰胺溶液中聚偏氟乙烯的质量分数为10wt％～15wt％，聚甲基丙烯酸甲酯的质量分数为3wt％～5wt％。

6.根据权利要求1所述的一种柔性耐弯折多波段光谱调控电致变色器件的制备方法，其特征在于步骤二中所述的聚乙烯醇硫酸溶液的制备方法具体是按以下步骤完成的：将聚乙烯醇加入到质量分数为10wt％～20wt％的硫酸溶液中，在磁力搅拌下加热至完全溶解，得到聚乙烯醇硫酸溶液；所述的聚乙烯醇硫酸溶液中聚乙烯醇的质量分数为10wt％～15wt％；所述的加热的温度为60℃～80℃，搅拌的速度为100r/min～1000r/min。

7.根据权利要求1所述的一种柔性耐弯折多波段光谱调控电致变色器件的制备方法，其特征在于步骤二中所述的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基聚合物二甲基甲酰胺溶液的制备方法具体是按以下步骤完成的：将聚偏氟乙烯加入到二甲基甲酰胺中，在磁力搅拌下加热至完全溶解，得到聚偏氟乙烯溶液；将六氟丙烯加入到聚偏氟乙烯溶液中，在磁力搅拌下加热直至完全溶解，得到聚偏氟乙烯-六氟丙烯基聚合物二甲基甲酰胺溶液；所述的加热的温度为60℃～80℃，搅拌的速度为100r/min～1000r/min；所述的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基聚合物二甲基甲酰胺溶液中聚偏氟乙烯的质量分数为10wt％～15wt％，六氟丙烯的质量分数为1wt％～3wt％。

8.根据权利要求1所述的一种柔性耐弯折多波段光谱调控电致变色器件的制备方法，其特征在于步骤三①中所述的浓度为1mol/l的盐酸、质量分数为10％的苯胺甲醇溶液和质量分数为10％过硫酸铵水溶液的体积比为1:1:(1.2～2)；步骤三①中所述的震荡的时间为20s～120s；步骤三①中所述的静置反应的时间为4h～10h；步骤三①中所述的离心速度为3000r/min～6000r/min，离心的时间为5min～20min。

9.根据权利要求1所述的一种柔性耐弯折多波段光谱调控电致变色器件的制备方法，其特征在于步骤三②中所述的烘干的温度50℃～80℃，烘干的时间为24h～48h；步骤三②中所述的超声的时间为20min～40min；步骤三②中所述的基于agnws/ag的聚苯胺薄膜上聚苯胺的厚度为20nm～200nm。

10.根据权利要求1所述的一种柔性耐弯折多波段光谱调控电致变色器件的制备方法，其特征在于步骤四①中所述的锂盐为六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟草酸硼酸锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂和双氟磺酰亚胺锂盐中的一种或其中几种；步骤四①中所述的电解质溶液中锂盐的浓度为1mol/l～3mol/l；步骤四③中所述的封装层为pe、pet和pi中的一种或两种；步骤四③中所述的封装的温度为130℃～175℃。

技术总结一种柔性耐弯折多波段光谱调控电致变色器件的制备方法，它涉及一种光谱调控电致变色器件的制备方法。本发明是要解决现有的柔性电致变色器件及光谱调控器件在应用过程中，工作电极的抗弯折能力差，在经历多次弯折后，电极易开裂造成器件失效的技术问题。方法：一、制备基于AgNWs/Ag镶嵌结构的电极；二、构建电解质隔膜层；三、制备基于AgNWs/Ag的聚苯胺薄膜；四、构建柔性耐弯折可见‑红外多波段光谱调控器件。本发明制备了以聚苯胺为功能层的柔性耐弯折多波段光谱调控的电致变色器件，在2.5‑25μm和8‑14μm波段的红外发射率△ε分别为0.545和0.435。本发明可获得柔性耐弯折多波段光谱调控电致变色器件。技术研发人员：刘东奇,赵九蓬受保护的技术使用者：哈尔滨凡奇科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16