专利名称：变发射率、变反射率电致变色智能热控涂层及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种变发射率、变反射率电致变色导电高分子热控涂层及制备方法， 属于智能热控涂层制备技术领域。
背景技术：
热控涂层材料是实现航天器长期暴露在太阳光或在太阳光不能到达的宇宙空间的安全运行，保证舱内温度的有效调控的关键材料。传统热控涂层的太阳光谱反射特性或红外发射特性是固定的，无法跟随环境温度变化而变化，难以满足航天器在太阳正面和背面的自适应温控需求。反射率发射率可调电致变色热控涂层材料正好弥补传统热控涂层的上述缺点，该涂层材料在电压或电流调控能下可以根据环境条件变化调节自身发射率或反射率值，具有自适应智能热控的功能，对提高航天器热控系统自主管理能力具有重要意义； 可广泛应用于军用通讯、导航、侦察和小卫星等军用航天器热控领域。随着空间技术的发展，新型航天器逐步向结构复杂化、体积小型化、功能多样化、电功率大型化等方向发展，对有较强适应性的智能型热控材料的需求也越来越强烈，电致变色智能热控涂层材料的应用领域也将不断扩大。自上个世纪90年代以来，随着导电高分子的出现，电致变色材料与器件引起了人们的极大关注。J.R.雷诺兹等人(PCT/US2002/037524)采用聚噻吩、N取代聚吡咯等两种互补聚合物、Fc/Fc+作为电解质，经过匹配制备了多层聚合物电致变色装置，该装置亮度可由100%降低到55%，并对对电致变色窗的颜色、和环境稳定性进行了研究。陈文益 (ZL200410046246. 9)制备了联吡啶四氟硼酸盐/聚甲基丙烯酸甲酯/Ferrocence电致还原变色材料，采用两层透明基材制备了可应用于汽车自动防眩后视镜及自动遮光板。王聪、 王天民等(ZL200710179549. 1)采用磁控溅射成膜的方法制备了导电玻璃/氧化钨/偏硼酸锂(硫酸锂)/镍氧化物/掺锡氧化铟多层膜全固态无机电致变色元件，该器件在可见光 400-800nm透过率变化约为25%。张诚、华诚等(中请号200910100226. 8)等采用电化学氧化聚合方法，制备了聚噻吩电致变色共聚物，实现了 -0. 8v 1. 4v从红绿蓝三色变化。金利通、庞月红等(申请号200710171097. 2)采用纳米银与三氧化钨二氧化钛复合的方法制备了电致变色复合材料，其透过率变化约为20%。上述研究大多采用电化学氧化聚合或真空镀膜的方法制备适用于民用汽车防眩的变色材料，主要侧重于材料制备工艺、材料颜色及透过率变化研究，针对智能热控涂层所必须的反射率和发射率变化研究则相对较少，尤其是适用于大面积、柔性、更具应用前景的喷涂工艺尚未提及。总之，导电高分子电致变色材料具有启动电压低、能耗小、工艺性好、适合大面积成型等特点，在民用汽车的防眩目、遮光板等领域具有广泛的应用前景。同时也可以将其自身颜色变化对应的近红外波段的反射特性和热红外波段的辐射特性变化引入卫星等航天器的热控涂层领域，依据电致变色涂层的光谱性能变化实现热控涂层的发射率和发射率调控，进而实现热控涂层的环境自适应性。
发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种适用于卫星等航天器热控领域所需的变发射率、变反射率电致变色智能热控涂层和制备方法。本发明涂层具有初始反射率、发射率可调，且电致变色前后反射率、发射率大的特点。本发明的技术解决方案是变发射率、变反射率电致变色智能热控涂层，采用多层复合结构，多层复合结构从上至下依次为环境封装层、电致变色活性层、电解质层、电极层和衬底层，在电极层与电解质层之间和电致变色活性层与环境封装层之间安装一对辅助电极，其中，衬底层和环境封装层为玻璃、石英、聚酰亚胺、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚氨酯或有机硅树脂，电极层和辅助电极为金、铝、银、钙或铟锡氧化物ΙΤ0，电解质层的导电物质为高氯酸锂、离子液体、三氟甲基磺酸锂或氯化钠，电致变色活性层为聚苯胺、聚噻吩或聚吡咯中的一种或两种复合。所述的多层复合结构从上至下依次为环境封装层、电极层、电致变色活性层、电解质层和衬底层，在电解质层与衬底层之间和电极层与电致变色活性层之间安装一对辅助电极，其中电极层为铟锡氧化物ΙΤ0。所述的电致变色活性层的厚度不大于200um。所述的电解质层的电导率为10_7 10_4S/Cm。所述的辅助电极的宽度不大于0. Icm0所述的离子液体包括[emim]BF4、[emim]PF6、[emim]CF3COO或[emim]CF3S03。一种制备变发射率、变反射率电致变色智能热控涂层的方法，其特征在于通过以下步骤实现第一步，将金、铝、银、钙或铟锡氧化物ITO通过溅射在衬底层上形成电极层；第二步，制备电解质层，A2. 1、将离子介质组份与导电组份溶解于碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC或碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC的混合液中制备得到摩尔浓度为0. 001 IOM的溶液，其中离子介质组份为聚偏氟乙烯PVDF、聚丙烯腈PAN或聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)PVDF-HFP中的一种或一种以上的混合物，导电组份为LiC104、NaClO4, LiCF3SO3、其他锂盐或其他钠盐中的一种或一种以上混合物；A2. 2、在步骤A2. 1得到的溶液中加入四氢呋喃、丙酮或醋酸丁酯溶剂得到混合溶液；A2. 3、将混合溶液加热至不低于60°C，搅拌均勻；A2. 4、将步骤A2. 3得到的混合溶液采用流延法得到电导率在10_7 10_4S/cm电解质薄层，将电解质薄层放置在第一步得到的电极层通过热压得到电解质层或将步骤A2. 3 得到的混合溶液通过喷涂在第一步得到的电极层形成电导率在10_7 10_4S/cm的电解质层；第三步，利用步骤A3. 1 A3. 2或步骤B3. 1 B3. 2制备电致变色活性层，A3. 1将摩尔比为4 96 96 4的苯胺和二苯胺的混合物、3，4-乙撑二氧噻吩或3-羟乙氧基吡咯中的一种或两种溶解于摩尔浓度为0. 01 0. 5M的硫酸中配置成摩尔浓度为0. 2 0. 8M的混合液；
6
A3. 2、在步骤A3. 1得到混合液中加入摩尔浓度为0. 2 0. 8M的掺杂剂，在恒电压 0. 1 1. 2v下，以Pt为对电极、饱和Ag/AgCl_为参比电极，沉积时间30min 6h，在第二步得到的电解质层上电沉积得到厚度为0. 4 IOOum的电致变色活性层；B3. 1、将聚苯胺、聚噻吩或聚吡咯中的一种或两种溶解于间甲酚、甲基吡咯烷酮溶剂或N，N- 二甲基甲酰胺溶剂中，配置得到摩尔浓度为0. 01 IM的聚合物溶液；B3. 2、在步骤B3. 1得到的聚合物溶液中加入摩尔浓度为0. 01 IOM的掺杂剂，研磨分散均勻后采用喷涂方法，在第二步得到的电解质层上制备厚度为0. Ium 200um的电致变色活性层；第四步，将第二步得到的制备了电致变色活性层的电解质层、电极层和环境封装层、辅助电极和衬底层通过层压复合在一起，得到变发射率、变反射率电致变色智能热控涂层。一种制备变发射率、变反射率电致变色智能热控涂层的方法，其特征在于通过以下步骤实现第一步，将铟锡氧化物ITO通过溅射在环境封装层上形成电极层；第二步，利用步骤AC2. 1 C2. 2或步骤D2. 1 D2. 2制备电致变色活性层，C2. 1将摩尔比为4 96 96 4的苯胺和二苯胺的混合物、3，4-乙撑二氧噻吩或3-羟乙氧基吡咯中的一种或两种溶解于摩尔浓度为0. 01 0. 5M的硫酸中配置成摩尔浓度为0. 2 0. 8M的混合液；C2. 2、在步骤C2. 1得到混合液中加入摩尔浓度为0. 2 0. 8M的掺杂剂，在恒电压 0. 1 1. 2v下，以Pt为对电极、饱和Ag/AgCl_为参比电极，沉积时间30min 6h，在第一步得到的电极层上电沉积得到厚度为0. 4 IOOum的电致变色活性层；D2. 1、将聚苯胺、聚噻吩或聚吡咯中的一种或两种溶解于间甲酚、甲基吡咯烷酮溶剂或N，N- 二甲基甲酰胺溶剂中，配置得到摩尔浓度为0. 01 IM的聚合物溶液；D2. 2、在步骤D2. 1得到的聚合物溶液中加入摩尔浓度为0. 01 IOM的掺杂剂，研磨分散均勻后采用喷涂方法，在第一步得到的电极层上制备厚度为0. Ium 200um的电致变色活性层；第三步，制备电解质层，E3. 1、将离子介质组份与导电组份溶解于碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC或碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC的混合液中制备得到摩尔浓度为0. 001 IOM的溶液，其中离子介质组份为聚偏氟乙烯PVDF、聚丙烯腈PAN或聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)PVDF-HFP中的一种或一种以上的混合物，导电组份为LiC104、NaClO4, LiCF3SO3、其他锂盐或其他钠盐中的一种或一种以上混合物；E3. 2、在步骤E3. 1得到的溶液中加入四氢呋喃、丙酮或醋酸丁酯溶剂得到混合溶液；E3. 3、将混合溶液加热至不低于60°C，搅拌均勻；E3. 4、将步骤E3. 3得到的混合溶液采用流延法得到电导率在10_7 10_4S/cm电解质薄层，将电解质薄层放置在衬底层上通过热压得到电解质层或将步骤E3. 3得到的混合溶液通过喷涂在第二步得到的电致变色活性层或衬底层上形成电导率在10_7 10_4S/cm的电解质层；
第四步，将第二步得到的制备了电致变色活性层的电极层、电解质层、环境封装层、辅助电极和衬底层通过层压复合在一起，得到变发射率、变反射率电致变色智能热控涂层。所述步骤A2. 1中导电组份还包括离子液体。所述步骤E2. 1中导电组份还包括离子液体。所述步骤A3. 2、步骤B3. 2、步骤C2. 2或步骤D2. 2中掺杂剂为聚磺酸钾、樟脑磺酸、聚甲基苯磺酸钾盐、高氯酸锂、硫酸或盐酸。本发明与现有技术相比有益效果为(1)本发明采用多层光学匹配和电匹配的控制技术，通过电压调节实现了电致变色器件的电致变色和反射率、发射率的可控变化；(2)本发明通过导电高分子的预掺杂控制和多孔电极的应用，有效降级了载流子传输的势垒，降低了电致变色涂层的启动电压；(3)本发明制备的电致变色活性层的发射率、反射率调控范围大，相应时间短、电化学稳定性好、耐高低温交变的特点，基本满足航天器智能热控需求；(4)本发明制备的电致变色活性层发射率可以在0. 07 0. 89范围内、反射率可以在0. 1 0. 6范围内进行调控，在-0. 8 5v的电压调节下，电致变色热控涂层的太阳光谱反射率变化大于0. 4，发射率变化大于0. 25，经过士 100°C，100次循环不剥离不脱落，且还原后具备上述性能；(5)本发明用直流电驱动，可得到透明、金黄、浅绿、深绿、墨绿等各色电致变色涂层，并具备不同的反射率和发射率。
图1为本发明结构示意图；图2为本发明电极层选用ITO的结构示意图；图3为本发明制备工艺流程图。
具体实施例方式本发明如图1所示，采用多层复合结构，多层复合结构从上至下依次为环境封装层6、电致变色活性层5、电解质层3、电极层2和衬底层1，在电极层2与电解质层3之间和电致变色活性层5与环境封装层6之间安装一对辅助电极7。衬底层1和环境封装层6材质为玻璃、石英、聚酰亚胺、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚氨酯或有机硅树脂，衬底层1和环境封装层6材质可以选择一种也可选择不同种类。电极层2和辅助电极7为金、铝、银、钙或铟锡氧化物ΙΤ0。辅助电极7的宽度不大于 0. 1cm。若电极层2选择透明的铟锡氧化物ΙΤ0，则本发明还可变为如图2所示的多层复合结构，多层复合结构从上至下依次为环境封装层6、电极层2、电致变色活性层5、电解质层3 和衬底层1，在电解质层3与衬底层1之间和电极层2与电致变色活性层5之间安装一对辅助电极7。
电解质层3的导电物质为高氯酸锂、离子液体、三氟甲基磺酸锂或氯化钠，电解质层 3 的电导率为 1(Γ7 l(T4S/cm。离子液体包括[emim]BF4、[emim]PF6、[emim]CF3COO 或 [emim] CF3SO30电致变色活性层5为聚苯胺、聚噻吩或聚吡咯中的一种或两种复合。电致变色活性层5厚度不大于200um。本发明制备工艺如图3所示，通过以下步骤得到1、制备电极层2将金、铝、银、钙或铟锡氧化物ITO通过溅射在衬底层1上形成电极层2。2、制备电解质层3将离子介质组份与导电组份溶解于碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC或碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC的混合液中制备得到摩尔浓度为0. 001 IOM的溶液，其中离子介质组份为聚偏氟乙烯PVDF、聚丙烯腈PAN或聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)PVDF-HFP中的一种或一种以上的混合物，导电组份为LiC104、NaC104、LiCF3SO3、其他锂盐或其他钠盐中的一种或一种以上混合物；在溶液中加入四氢呋喃、丙酮或醋酸丁酯溶剂得到混合溶液；将混合溶液加热至不低于60°C，搅拌均勻；将步骤混合溶液采用流延法得到电导率在10_7 10_4S/ cm电解质薄层，将电解质薄层放置在电极层2通过热压得到电解质层3或将混合溶液通过喷涂在电极层2上形成电导率在10_7 10_4S/cm的电解质层3。3、制备电致变色活性层5提供了以下两种制备方法1)将摩尔比为4 96 96 4的苯胺和二苯胺的混合物、3，4-乙撑二氧噻吩或 3_羟乙氧基吡咯中的一种或两种溶解于摩尔浓度为0. 01 0. 5M的硫酸中配置成摩尔浓度为0. 2 0. 8M的混合液；在混合液中加入摩尔浓度为0. 2 0. 8M的掺杂剂，在恒电压 0. 1 1. 2v下，以Pt为对电极、饱和Ag/AgCl_为参比电极，沉积时间30min 6h，在第二步得到的电解质层3上电沉积得到厚度为0. 4 IOOum的电致变色活性层5。2)将聚苯胺、聚噻吩或聚吡咯中的一种或两种溶解于间甲酚、甲基吡咯烷酮溶剂或N，N- 二甲基甲酰胺溶剂中，配置得到摩尔浓度为0. 01 IM的聚合物溶液；在聚合物溶液中加入摩尔浓度为0.01 IOM的掺杂剂，研磨分散均勻后采用喷涂方法，在电解质层3 上制备厚度为0. Ium 200um的电致变色活性层5。4、将制备了电致变色活性层5的电解质层3、电极层2和环境封装层6、辅助电极 7和衬底层1通过层压复合在一起，得到变发射率、变反射率电致变色智能热控涂层。若为图2所示的结构，通过以下步骤制备1、将铟锡氧化物ITO通过溅射在环境封装层6上形成电极层2。2、制备电致变色活性层5提供了以下两种制备方法1)将摩尔比为4 96 96 4的苯胺和二苯胺的混合物、3，4-乙撑二氧噻吩或 3_羟乙氧基吡咯中的一种或两种溶解于摩尔浓度为0. 01 0. 5M的硫酸中配置成摩尔浓度为0. 2 0. 8M的混合液；在混合液中加入摩尔浓度为0. 2 0. 8M的掺杂剂，在恒电压 0. 1 1. 2v下，以Pt为对电极、饱和Ag/AgCl_为参比电极，沉积时间30min 6h，在电极层2上电沉积得到厚度为0. 4 IOOum的电致变色活性层5。
2)将聚苯胺、聚噻吩或聚吡咯中的一种或两种溶解于间甲酚、甲基吡咯烷酮溶剂或N，N- 二甲基甲酰胺溶剂中，配置得到摩尔浓度为0. 01 IM的聚合物溶液；在聚合物溶液中加入摩尔浓度为0. 01 IOM的掺杂剂，研磨分散均勻后采用喷涂方法，在电极层2上制备厚度为0. Ium 200um的电致变色活性层5。3、制备电解质层3将离子介质组份与导电组份溶解于碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC或碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC的混合液中制备得到摩尔浓度为0. 001 IOM的溶液，其中离子介质组份为聚偏氟乙烯PVDF、聚丙烯腈PAN或聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)PVDF-HFP中的一种或一种以上的混合物，导电组份为LiC104、NaClO4, LiCF3SO3、其他锂盐或其他钠盐中的一种或一种以上混合物；在溶液中加入四氢呋喃、丙酮或醋酸丁酯溶剂得到混合溶液；将混合溶液加热至不低于60°C，搅拌均勻；将混合溶液采用流延法得到电导率在10_7 10_4S/cm 电解质薄层，将电解质薄层放置在衬底层1上通过热压得到电解质层3或将混合溶液通过喷涂在电致变色活性层5或衬底层1形成电导率在10_7 10_4S/Cm的电解质层3。4、将制备了电致变色活性层5的电极层2、电解质层3、环境封装层6、辅助电极7 和衬底层1通过层压复合在一起，得到变发射率、变反射率电致变色智能热控涂层。以下结合具体实施例来说明本发明。实施例1配置浓度为0. 2M的苯胺与二苯胺(摩尔比为4 96)的硫酸混和溶液100ml，加入IOOml 0. 2M的聚甲基苯磺酸钾盐，以0. 2mm的铟锡氧化物(ITO)导电膜GcmXkm)为基底，Pt为对电极、饱和Ag/AgCl_为参比电极，恒电压0. 5v，沉积30min，制备出5um的电致活性变色层5。将IOg聚丙烯腈、IOg高氯酸锂溶解于碳酸二甲酯和丙酮的混合溶液中，配制0. IM的混合溶液，喷涂于电致变色活性层5表面得到电解质层3。将多层膜与聚酯基底、 金辅助电极进行复合，制备出聚酯/ITO/聚苯胺/高氯酸锂(聚丙烯腈)/金电极/聚酯的六层全固态电致变色涂层[结构1]。施加1.8v正电压，涂层由原来的深绿色变为透明，发射率由0. 7变为0. 46，太阳光谱反射率由0. 45变为0. 25。实施例2将IOg聚丙烯腈、20g高氯酸锂、5g [emim] BF4溶解于碳酸二甲酯和四氢呋喃的混合溶液中，配制成0. IM的混合溶液，喷涂在预设辅助金电极(7)的镀金玻璃基底上，得到电解质层3 ；将可溶性导电高分子溶液聚苯胺溶解于间甲酚、甲基吡咯烷酮等溶剂中，配制成 0. IM溶液，加入0. OlM樟脑磺酸，研磨分散均勻后喷涂在电解质层表面，制备出Ium电致变色活性层；采用层压复合的方法制备出聚乙烯/聚苯胺/高氯酸锂(聚丙烯腈)/金电极/ 玻璃的电致变色涂层。施加3v正电压，涂层由原来的深绿色变为浅绿，发射率由0. 48变为 0. 14，太阳光谱反射率由0. 1变为0. 5。实施例3配制浓度为0. IM 3,4-乙撑二氧噻吩的硫酸混和溶液50ml，加入IOOmlO. 2M的高氯酸锂，以0. 2mm的铟锡氧化物(ITO)导电膜GcmXkm)为基底，Pt为对电极、饱和Ag/ AgGr为参比电极，恒电压0. 8v，沉积60min，制备出2um的电致变色活性层5。将IOg聚丙烯腈、IOg高氯酸锂溶解于碳酸二甲酯和丙酮的混合溶液中，配制0. IM的混合溶液，喷涂于电致变色活性层5表面得到电解质层3。将多层膜与聚酯基底、金辅助电极进行复合，制备
10出聚酯/ITO/聚噻吩/高氯酸锂(聚丙烯腈)/金电极/聚酯的六层全固态电致变色涂层。 施加1. 2v正电压，涂层由原来的深蓝色变为浅蓝色，发射率由0. 68变为0. 45，太阳光谱反射率由0. 35变为0. 1。实施例4将IOg聚偏氟乙烯、IOg三氟甲基磺酸锂溶解于碳酸二甲酯和碳酸二乙酯的混合溶液中，配制成0. IM的混合溶液，喷涂在预设辅助金电极(7)的镀金聚酰亚胺基底上，得到电解质层3 ；将可溶性导电高分子溶液聚噻吩溶解N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，配制成0. OlM 溶液，加入0. OlM聚甲基苯磺酸钾，研磨分散均勻后喷涂在电解质层表面，制备出2um电致变色活性层；采用层压复合的方法制备出聚乙烯/聚噻吩/三氟甲基磺酸锂(聚偏氟乙烯)/金电极/聚酰亚胺的电致变色涂层。施加1.5v正电压，涂层由原来的深蓝色变为浅蓝，发射率由0. 39变为0. 21，太阳光谱反射率由0. 23变为0. 4。实施例5将IOg聚丙烯腈、20g高氯酸锂溶解于碳酸二甲酯和四氢呋喃的混合溶液中，配制成0. IM的混合溶液，喷涂在预设辅助金电极(7)的镀金玻璃基底上，得到电解质层3 ；将可溶性导电高分子溶液聚苯胺溶解于间甲酚、甲基吡咯烷酮等溶剂中，配制成0. IM溶液，加入0. 05M樟脑磺酸，研磨分散均勻后喷涂在电解质层表面，制备出Ium电致变色活性层；采用层压复合的方法制备出聚乙烯/聚苯胺/高氯酸锂(聚丙烯腈)/金电极/玻璃的电致变色涂层。施加3v正电压，涂层由原来的深绿色变为浅绿，发射率由0. 33变为0. 17，太阳光谱反射率由0.15变为0. 34。下表为采用本发明得到实施例2的3种变发射率、变反射率电致变色智能热控涂层在高低温变化后(-100 100°C，100次)的发射率变化情况。
权利要求
1.变发射率、变反射率电致变色智能热控涂层，其特征在于采用多层复合结构，多层复合结构从上至下依次为环境封装层(6)、电致变色活性层(5)、电解质层(3)、电极层(2) 和衬底层(1)，在电极层(2)与电解质层(3)之间和电致变色活性层(5)与环境封装层(6) 之间安装一对辅助电极(7)，其中，衬底层(1)和环境封装层(6)为玻璃、石英、聚酰亚胺、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、 聚碳酸酯、聚氨酯或有机硅树脂，电极层(2)和辅助电极(7)为金、铝、银、钙或铟锡氧化物 ΙΤ0，电解质层(3)的导电物质为高氯酸锂、离子液体、三氟甲基磺酸锂或氯化钠，电致变色活性层(5)为聚苯胺、聚噻吩或聚吡咯中的一种或两种复合。
2.根据权利要求1所述的变发射率、变反射率电致变色智能热控涂层，其特征在于所述的多层复合结构从上至下依次为环境封装层(6)、电极层(2)、电致变色活性层(5)、电解质层(3)和衬底层(1)，在电解质层(3)与衬底层(1)之间和电极层(2)与电致变色活性层 (5)之间安装一对辅助电极(7)，其中电极层⑵为铟锡氧化物ΙΤ0。
3.根据权利要求1或2所述的变发射率、变反射率电致变色智能热控涂层，其特征在于所述的电致变色活性层(3)的厚度不大于200um。
4.根据权利要求1或2所述的变发射率、变反射率电致变色智能热控涂层，其特征在于所述的电解质层⑶的电导率为10_7 10_4S/Cm。
5.根据权利要求1或2所述的变发射率、变反射率电致变色智能热控涂层，其特征在于所述的辅助电极(7)的宽度不大于0. Icm0
6.根据权利要求1或2所述的变发射率、变反射率电致变色智能热控涂层，其特征在于所述的离子液体包括[emim]BF4、[emim]PF6、[emim]CF3COO 或[emim]CF3S03。
7.一种制备权利要求1所述的变发射率、变反射率电致变色智能热控涂层的方法，其特征在于通过以下步骤实现第一步，将金、铝、银、钙或铟锡氧化物ITO通过溅射在衬底层(1)上形成电极层(2)；第二步，制备电解质层(3)，A2. 1、将离子介质组份与导电组份溶解于碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC或碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC的混合液中制备得到摩尔浓度为0. 001 IOM的溶液，其中离子介质组份为聚偏氟乙烯PVDF、聚丙烯腈PAN或聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)PVDF-HFP中的一种或一种以上的混合物，导电组份为LiC104、NaClO4, LiCF3SO3、其他锂盐或其他钠盐中的一种或一种以上混合物；A2. 2、在步骤A2. 1得到的溶液中加入四氢呋喃、丙酮或醋酸丁酯溶剂得到混合溶液；A2. 3、将混合溶液加热至不低于60°C，搅拌均勻；A2. 4、将步骤A2. 3得到的混合溶液采用流延法得到电导率在10_7 10_4S/cm电解质薄层，将电解质薄层放置在第一步得到的电极层(2)通过热压得到电解质层(3)或将步骤 A2. 3得到的混合溶液通过喷涂在第一步得到的电极层(2)形成电导率在10_7 10_4S/cm的电解质层⑶；第三步，利用步骤A3. 1 A3. 2或步骤B3. 1 B3. 2制备电致变色活性层(5)，A3. 1将摩尔比为4 96 96 4的苯胺和二苯胺的混合物、3，4-乙撑二氧噻吩或 3_羟乙氧基吡咯中的一种或两种溶解于摩尔浓度为0. 01 0. 5M的硫酸中配置成摩尔浓度为0. 2 0. 8M的混合液；A3. 2、在步骤A3. 1得到混合液中加入摩尔浓度为0. 2 0. 8M的掺杂剂，在恒电压 0. 1 1. 2v下，以Pt为对电极、饱和Ag/AgCl_为参比电极，沉积时间30min 6h，在第二步得到的电解质层(3)上电沉积得到厚度为0.4 IOOum的电致变色活性层(5)；B3. 1、将聚苯胺、聚噻吩或聚吡咯中的一种或两种溶解于间甲酚、甲基吡咯烷酮溶剂或N，N- 二甲基甲酰胺溶剂中，配置得到摩尔浓度为0. 01 IM的聚合物溶液；B3. 2、在步骤B3. 1得到的聚合物溶液中加入摩尔浓度为0. 01 IOM的掺杂剂，研磨分散均勻后采用喷涂方法，在第二步得到的电解质层(3)上制备厚度为0. Ium 200um的电致变色活性层(5)；第四步，将第二步得到的制备了电致变色活性层(5)的电解质层(3)、电极层(2)和环境封装层(6)、辅助电极(7)和衬底层(1)通过层压复合在一起，得到变发射率、变反射率电致变色智能热控涂层。
8. 一种制备权利要求2所述的变发射率、变反射率电致变色智能热控涂层的方法，其特征在于通过以下步骤实现第一步，将铟锡氧化物ITO通过溅射在环境封装层(6)上形成电极层(2)； 第二步，利用步骤AC2. 1 C2. 2或步骤D2. 1 D2. 2制备电致变色活性层(5)， C2. 1将摩尔比为4 96 96 4的苯胺和二苯胺的混合物、3，4-乙撑二氧噻吩或 3_羟乙氧基吡咯中的一种或两种溶解于摩尔浓度为0.01 0. 5M的硫酸中配置成摩尔浓度为0. 2 0. 8M的混合液；C2. 2、在步骤C2. 1得到混合液中加入摩尔浓度为0. 2 0. 8M的掺杂剂，在恒电压 0. 1 1. 2v下，以Pt为对电极、饱和Ag/AgCl_为参比电极，沉积时间30min 6h，在第一步得到的电极层(2)上电沉积得到厚度为0.4 IOOum的电致变色活性层(5)；D2. 1、将聚苯胺、聚噻吩或聚吡咯中的一种或两种溶解于间甲酚、甲基吡咯烷酮溶剂或 N，N- 二甲基甲酰胺溶剂中，配置得到摩尔浓度为0. 01 IM的聚合物溶液；D2. 2、在步骤D2. 1得到的聚合物溶液中加入摩尔浓度为0. 01 IOM的掺杂剂，研磨分散均勻后采用喷涂方法，在第一步得到的电极层(2)上制备厚度为0. Ium 200um的电致变色活性层(5)；第三步，制备电解质层(3)，E3. 1、将离子介质组份与导电组份溶解于碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC或碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC的混合液中制备得到摩尔浓度为0. 001 IOM的溶液，其中离子介质组份为聚偏氟乙烯PVDF、聚丙烯腈PAN或聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)PVDF-HFP中的一种或一种以上的混合物，导电组份为LiC104、NaClO4, LiCF3SO3、其他锂盐或其他钠盐中的一种或一种以上混合物；E3. 2、在步骤E3. 1得到的溶液中加入四氢呋喃、丙酮或醋酸丁酯溶剂得到混合溶液； E3. 3、将混合溶液加热至不低于60°C，搅拌均勻；E3. 4、将步骤E3. 3得到的混合溶液采用流延法得到电导率在10_7 10_4S/cm电解质薄层，将电解质薄层放置在衬底层(1)上通过热压得到电解质层(3)或将步骤E3. 3得到的混合溶液通过喷涂在第二步得到的电致变色活性层(5)或衬底层(1)形成电导率在ΙΟ—7 10_4S/cm的电解质层(3)；第四步，将第二步得到的制备了电致变色活性层(5)的电极层(2)、电解质层(3)、环境封装层(6)、辅助电极(7)和衬底层(1)通过层压复合在一起，得到变发射率、变反射率电致变色智能热控涂层。
9.根据权利要求7所述的变发射率、变反射率电致变色智能热控涂层制备方法，其特征在于所述步骤A2. 1中导电组份还包括离子液体。
10.根据权利要求8所述的变发射率、变反射率电致变色智能热控涂层制备方法，其特征在于所述步骤E2. 1中导电组份还包括离子液体。
11.根据权利要求7所述的变发射率、变反射率电致变色智能热控涂层制备方法，其特征在于所述步骤A3. 2或步骤B3. 2中掺杂剂为聚磺酸钾、樟脑磺酸、聚甲基苯磺酸钾盐、高氯酸锂、硫酸或盐酸。
全文摘要
变发射率、变反射率电致变色智能热控涂层及制备方法，采用导电高分子预先掺杂控制、多层复合光电匹配的方式有效降低了电致变色起始电压，提高电致变色活性层的反射率和发射率的变化范围。制备的电致变色涂层直流驱动，驱动电压小于2V，反射率变化大于0.4，发射率变化大于0.25，经历100次正负100度温度交变后涂层反射率发射率变化仍满足上述指标，基本满足航天飞行器智能热控需求。
文档编号B32B27/06GK102176103SQ2010106221
公开日2011年9月7日 申请日期2010年12月27日 优先权日2010年12月27日
发明者付大光, 卢鹉, 史建中, 孙明明, 曾一兵, 李季, 李颖, 王献红, 罗正平, 詹磊 申请人:中国科学院长春应用化学研究所, 航天材料及工艺研究所