一種柔性電致變色薄膜及制備方法、電致變色器件的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于功能器件制備和納米材料組裝領域，尤其涉及一種柔性電致變色薄膜及制備方法、電致變色器件。
【背景技術】
[0002]電致變色是指材料的光學屬性(反射率、透過率、吸收率等)在外加電場的作用下發(fā)生穩(wěn)定、可逆的顏色變化的現(xiàn)象或光學透過率變化的現(xiàn)象，在外觀上表現(xiàn)為顏色和透明度的可逆變化。具有電致變色性能的材料稱為電致變色材料，用電致變色材料做成的器件稱為電致變色器件。
[0003]電致變色材料分為無機電致變色材料和有機電致變色材料。其中，無機電致變色材料多為過渡金屬氧化物或其衍生物，第一次發(fā)現(xiàn)的電致變色現(xiàn)象就是無定形W03薄膜的變色。過渡金屬、電子層不穩(wěn)定，有未成對的單電子存在。過渡金屬元素的離子一般都有顏色，且基態(tài)與激發(fā)態(tài)能量差較小，在一定的條件下價態(tài)發(fā)生可逆轉變，形成混合價態(tài)離子共存狀態(tài)。隨離子價態(tài)和濃度的變化，顏色也會發(fā)生相應的變化，這就是過渡金屬氧化物具備電致變色能力的原因。常見的無機變色材料根據(jù)其發(fā)生氧化還原的原理不同，又可以細分為陽極著色材料和陰極著色材料。陰極變色材料主要是VIB族金屬氧化物，典型的代表就是三氧化鎢，即氧化鎢。目前，以WO3為功能材料的電致變色器件已經(jīng)產業(yè)化。
[0004]英國《自然材料》(Nature Materials，2006年，5卷，3052?3056頁)報道，電致變色材料自二十世紀七十年代發(fā)現(xiàn)以來在變色智能窗、護目鏡、汽車防眩光后視鏡和變色顯示器等領域表現(xiàn)出廣泛的應用前景。氧化鎢納米材料是非常好的電致變色材料。德國《先進材料》(Advanced Materials，2003年，15卷，1269?1273頁)報道了一種層狀結構的介孔氧化媽薄膜應用于電致變色器件。德國《先進材料》(Advanced Materials，2006年，18卷，763?766頁)報道了一種結晶氧化鎢納米顆粒，與無定型氧化鎢相比該顆粒具有更大的比表面積因此在質子交換過程中表現(xiàn)出更大的電流密度和更優(yōu)異的電致變色性能。
[0005]但是這些報道都是基于導電玻璃作為工作電極制備的，不具有可彎曲性。為滿足樣式和功能的產品需求，便攜式的柔性電子器件越來越受到科研工作者的關注?！犊茖W報告》(Scientific Report，2013，3卷，1936?1943頁)報道了將真空抽濾得到的氧化媽納米片薄膜轉移到柔性的ITO-PET上作為工作電極制備了柔性電致變色器件的方法;但該方法仍需要脆性的ITO作為導電基底，在進行長期劇烈的彎曲應用時會受到一定的限制。
[0006]因此，如何得到一種更優(yōu)異的電致變色性能的柔性電致變色薄膜，滿足柔性電致變色器件的需求，已成為本領域前沿學者亟待解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術問題在于提供一種柔性電致變色薄膜及制備方法、電致變色器件，本發(fā)明提供的柔性電致變色薄膜，具有更優(yōu)異的電致變色性能，而且是一種柔性透明電致變色薄膜，同時本發(fā)明的制備工藝簡單，易于進行大規(guī)模量產。
[0008]本發(fā)明提供了一種柔性電致變色薄膜，包括柔性透明基底、銀納米線和氧化鎢納米線共組裝的第一層納米線薄膜、以及銀納米線和氧化鎢納米線共組裝的第二層納米線薄膜；
[0009]所述第一層納米線薄膜復合在柔性透明基底上；
[0010]所述第二層納米線薄膜交叉復合在所述第一層納米線薄膜上。
[0011]優(yōu)選的，還包括復合在所述第二層納米線薄膜上的一層或多層氧化鎢納米線薄膜。
[0012]優(yōu)選的，所述交叉的角度為30°?150°。
[0013]優(yōu)選的，所述銀納米線為有序排列;所述氧化鎢納米線為有序排列；
[0014]所述第一層納米線薄膜中，銀和氧化鎢的質量比為(0.5?10):1;
[0015]所述第二層納米線薄膜中，銀和氧化鎢的質量比為(0.5?10):1。
[0016]優(yōu)選的，所述銀納米線的直徑為50?lOOnm，長度為10?20μηι;所述氧化媽納米線的直徑為2?8nm，長度為10?20μηι;
[0017]所述第一層納米線薄膜的厚度大于等于lOOnm，所述第二層納米線薄膜的厚度大于等于10nm0
[0018]本發(fā)明提供了一種柔性電致變色薄膜的制備方法，包括以下步驟:
[0019]Al)將銀納米線溶液、氧化鎢納米線溶液、雙親性溶劑和非極性溶劑進行混合后，得到的分散液；
[0020]A2)采用朗格繆爾-布吉特技術，將上述步驟得到的分散液在氣液界面上進行組裝后，得到銀納米線和氧化鎢納米線共組裝的第一層納米線薄膜；
[0021]重復上述操作后，得到銀納米線和氧化鎢納米線共組裝的第二層納米線薄膜；
[0022]A3)將上述步驟得到第一層納米線薄膜復合在所述柔性透明基底上，再將上述步驟得到第二層納米線薄膜交叉復合在所述第一層納米線薄膜上，得到柔性電致變色薄膜。
[0023]優(yōu)選的，所述步驟A3)后還包括:
[0024]A4)將氧化鎢納米線溶液、雙親性溶劑和非極性溶劑進行混合后，得到的氧化鎢納米線分散液；
[0025]A5)采用朗格繆爾-布吉特技術，將上述步驟得到的分散液在氣液界面上進行組裝后，得到單層氧化鎢納米線薄膜；
[0026]A6)將步驟A5)得到的單層氧化鎢納米線薄膜再次復合在步驟A3)后的第二層納米線薄膜上，得到柔性電致變色薄膜；
[0027]或是重復步驟A5)，得到的多個單層氧化鎢納米線薄膜，然后層層復合在步驟A3)后的第二層納米線薄膜上，得到柔性電致變色薄膜。
[0028]優(yōu)選的，所述銀納米線溶液和氧化鎢納米線溶液的體積比為(I?3):20;所述銀納米線溶液的濃度為0.004?0.04g/mL，所述氧化鎢納米線溶液的濃度為0.0001?0.0Olg/mL；
[0029]所述雙親性溶劑為N，N_二甲基甲酰胺，所述非極性溶劑為三氯甲烷。
[0030]本發(fā)明還提供了一種電致變色器件，包括上述技術方案任意一項所述的柔性電致變色薄膜或上述技術方案任意一項所制備的柔性電致變色薄膜。
[0031 ]優(yōu)選的，所述電致變色器件至少包括三層復合結構；
[0032]所述第一層為上述技術方案任意一項所述的柔性電致變色薄膜或上述技術方案任意一項所制備的柔性電致變色薄膜；
[0033]所述第二層為離子導電層；
[0034]所述第三層為導電膜。
[0035]本發(fā)明提供了一種柔性電致變色薄膜，包括柔性透明基底、銀納米線和氧化鎢納米線共組裝的第一層納米線薄膜、以及銀納米線和氧化鎢納米線共組裝的第二層納米線薄膜;所述第一層納米線薄膜復合在柔性透明基底上;所述第二層納米線薄膜交叉復合在所述第一層納米線薄膜上。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明采用氧化鎢納米線對可見光具有較小的吸收，可以使共組裝的納米線薄膜具有良好的透過率，又采用具有良好的導電性的銀納米線，可以使共組裝的納米線薄膜具有良好的導電性，使得共組裝的納米線薄膜能夠作為導電基底，克服了傳統(tǒng)電致變色器件需要脆性ITO作為導電基底的限制;而且本發(fā)明通過對銀納米線和氧化媽納米線進行共組裝制備納米線薄膜，可以通過改變兩種納米線比例調節(jié)薄膜的透過率和導電性。實驗結果表明，采用本發(fā)明制備柔性電致變色薄膜，繼而制備的電致變色器件經(jīng)過1000圈壓縮測試后，導電性能和電致變色性能仍保持在90%以上，表現(xiàn)出良好的電致變色性能和柔韌性，使其在柔性顯示器件，智能窗，汽車后視鏡等方面具有廣泛的應用前景。
【附圖說明】
[0036]圖1為本發(fā)明制備的銀納米線SEM圖和XRD圖；
[0037]圖2為本發(fā)明制備的氧化鎢納米線SEM和XRD圖；
[0038]圖3為本發(fā)明實施例1制備的銀納米線和氧化鎢納米線共組裝的電致變色薄膜的透過率光譜表征；
[0039]圖4為本發(fā)明實施例1制備的銀納米線和氧化鎢納米線共組裝的電致變色薄膜的SHV[表征；
[0040]圖5為本發(fā)明實施例1制備的銀納米線和氧化鎢納米線共組裝的電致變色薄膜在不同電壓下的透過率表征；
[0041]圖6為本發(fā)明實施例1制備的銀納米線和氧化鎢納米線共組裝的電致變色薄膜電致變色性能表征；
[0042]圖7為本發(fā)明實施例2制備的不同體積銀納米線和氧化鎢納米線共組裝薄膜的SEM表征圖；
[0043]圖8為本發(fā)明實施例2制備的不同體積銀納米線和氧化鎢納米線共組裝薄膜的透過率表征圖；
[0044]圖9為本發(fā)明實施例2制備的不同體積銀納米線和氧化鎢納米