一种电致变色复合材料及电致变色器件及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及功能材料及器件技术领域，具体涉及一种电致变色复合材料及电致变色器件及其制备方法。
【背景技术】
[0002]电致变色是指特定材料在一定的电场或电压作用下，材料本身颜色或透光率发生可逆变化的现象，在外观上表现为颜色及透明度的可逆变化的现象。电致变色材料是一种新型功能材料，具有良好的物理化学性质。其光学性能在大范围连续可调、有记忆功能、开路后可保持着色状态或透明状态、无视觉限制、工作范围宽等优点。
[0003]传统电致变色器件的制备方法主要是在导电玻璃上沉积或聚合电致变色薄膜，故存在柔韧性差，难以实现大面积化生产来满足实际需求等问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种新型的具有柔性且制作工艺简单的电致变色复合材料及电致变色器件及其制备方法。
[0005]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
一种电致变色复合材料，其包括导电层和热致变色层，所述热致变色层叠层设置在导电层上，所述热致变色层包括第一柔性聚合物基体和有机相变材料，所述有机相变材料均匀分散于第一柔性聚合物基体内部，并呈颗粒状分布与第一柔性聚合物基体充分结合，所述有机相变材料在常温下呈不透明状，所述第一柔性聚合物基体在常温下呈透明状；所述导电层包括第二柔性聚合物基体及均匀沉积在所述基体上的导电材料，所述的导电材料为透明导电材料。
[0006]所述第一柔性聚合物基体和第二柔性聚合物基体的材料分别为硅橡胶、氟硅橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨脂、环氧树脂、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚丙烯腈、聚苯胺、聚吡咯及聚噻吩中的一种或几种的组合，但不局限于这些材料，也可以是任何透明且可弯曲的材料。
[0007]所述第一柔性聚合物基体和第二柔性聚合物基体均为具有一定厚度的柔性材料，该材料的形状、导电性不限，只要具有柔性即可，其形状可以为长方形、圆形，或根据实际应用制成各种二维或者三维形状。
[0008]所述热致变色层中第一柔性聚合物基体的质量百分比含量为80-99%。
[0009]所述有机相变材料为石蜡、脂肪酸类、多元醇类相变材料中的一种或几种的组合但不局限于这些材料。
[0010]所述导电材料为碳纳米管膜、石墨烯、氧化锌、掺杂铝的氧化锌、氧化铟锡、透明导电高分子中的一种或几种的组合但不局限于这些材料，只需要是透明导电材料。
[0011]一种电致变色器件，其包括上述的电致变色复合材料和至少两个电极，所述电极间隔设置并与导电层电连接。
[0012]所述电极材料为金、银、铜、铜合金、铂、铂合金、碲、钢、铁、锌、钨、钼、氧化铟锡、氧化锌、石墨中的一种。
[0013]所述电极为棒状、条状、块状，或其截面为圆形、方形、梯形、三角形或多边形的二维及三维形状。
[0014]一种电致变色器件的制备方法，其包括以下步骤:
1)在加热至60-70°C状态下混合第一柔性聚合物高分子单体溶液和有机相变材料，得到第一混合溶液；
2)在第二柔性聚合物基体上均匀沉积导电材料；
3)将至少两个电极通过导电粘结剂间隔粘结设置于导电材料表面；
4)在步骤I)所得的第一混合溶液中加入交联剂，加入的交联剂质量为第一混合溶液质量的6-20%，得到第二混合溶液，并在有机相变材料的熔点温度以上进行加热搅拌，使第一柔性聚合物高分子单体包裹有机相变材料并同时发生聚合反应形成热致变色层材料，再将所述的热致变色层材料通过粘结或压合的方式叠层设在第二柔性聚合物基体表面上，即得到所述的电致电变色器件；或者将上述未固化的第二混合溶液以其自有的流动性在第二柔性聚合物基体的表面上展开，从而在第二柔性聚合物基体的表面上直接固化形成热致变色层，即得到所述的电致电变色器件。
[0015]所述第一柔性聚合物高分子单体溶液和有机相变材料混合的方法为超声波振荡法、超声破碎法或直接混合法，使有机相变材料均匀分散在第一柔性聚合物高分子单体溶液中。
[0016]所述导电材料均匀沉积于第二柔性聚合物基体上的方法包括蒸镀、磁控溅射、纳米喷涂、热熔胶固定方法中的一种或几种联合使用。
[0017]所述步骤5)中第二混合溶液发生聚合反应方法根据第一柔性聚合物高分子单体种类的不同分为缩聚反应、聚加反应、自由基聚合反应、阴离子聚合反应或阳离子聚合反应。
[0018]本发明采用以上技术方案，与现有技术相比较本发明提供的电致变色复合材料和电致变色器件具有结构简单，制备工艺简单、成本低的优点；由于第一材料层和第二材料层中均采用聚合物基体，因此该电致变色复合材料和电致变色器件还具有柔性好、可弯曲等优点，从而可以应用于智能窗、节能建筑、军事伪装等领域。
【附图说明】
[0019]现结合说明书附图和【具体实施方式】对本发明作进一步说明:
图1为本发明电致变色复合材料结构示意图；
图2为本发明电致变色复合材料导电层结构示意图；
图3为本发明电致变色器件的立体结构示意图(未通电)；
图4为本发明电致变色器件的正视图；
图5为本发明电致变色器件通电后结构示意图；
图6为本发明电致变色器件通电后立体结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]为了加深对本发明的理解，下面结合具体实施例对本发明作进一步详述，该具体实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
[0021 ] 如图1或2所示，一种电致变色复合材料，其包括导电层I和热致变色层2，所述热致变色层2叠层设置在导电层I上，所述热致变色层2包括第一柔性聚合物基体21和有机相变材料22，所述有机相变材料22均匀分散于第一柔性聚合物基体21内部，并呈颗粒状分布与第一柔性聚合物基体21充分结合，所述有机相变材料22在常温下呈不透明状，所述第一柔性聚合物基体21在常温下呈透明状；所述导电层I包括第二柔性聚合物基体11及均匀沉积在所述基体上的导电材料12，所述的导电材料12为透明导电材料。
[0022]所述第一柔性聚合物基体21和第二柔性聚合物基体11的材料分别为硅橡胶、氟硅橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨脂、环氧树脂、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚丙烯腈、聚苯胺、聚吡咯及聚噻吩中的一种或几种的组合，但不局限于这些材料，也可以是任何透明且可弯曲的材料。
[0023]所述第一柔性聚合物基体21和第二柔性聚合物基体11均为具有一定厚度的柔性材料，该材料的形状、导电性不限，只要具有柔性即可，其形状可以为长方形、圆形，或根据实际应用制成各种二维或者三维形状。
[0024]所述热致变色层2中第一柔性聚合物基体21的质量百分比含量为80-99%。
[0025]所述有机相变材料22为石蜡、脂肪酸类、多元醇类相变材料中的一种或几种的组合但不局限于这些材料。
[0026]所述导电材料12为碳纳米管膜、石墨烯、氧化锌、掺杂铝的氧化锌、氧化铟锡、透明导电高分子中的一种或几种的组合但不局限于这些材料，只需要是透明导电材料。
[0027]如图3、4、5或6所示，一种电致变色器件，其包括上述的电致变色复合材料、第一电极31和第二电极32，所述第一电极31和第二电极32间隔设置并与导电层电连接。
[0028]所述第一电极31和第二电极32电极材料为金、银、铜、铜合金、钼、钼合金、碲、钢、铁、锌、钨、钼、氧化铟锡、氧化锌、石墨中的一种。
[0029]所述第一电极31和第二电极32为棒状、条状、块状，或其截面为圆形、方形、梯形、
三角形或多边形的二维及三维形状。
[0030]如图1、2、3、4、5或6所示，一种电致变色器件的制备方法，其包括以下步骤:
1)在加热至60-70°C状态下混合第一柔性聚合物21高分子单体溶液和有机相变材料22，得到第一混合溶液；
2)在第二柔性聚合物基体11上均匀沉积导电材料12;
3)将第一电极31和第二电极32通过导电粘结剂间隔粘结设置于导电材料表面；
4)在步骤I)所得的第一混合溶液中加入交联剂，加入的交联剂质量为第一混合溶液质量的6-20%，得到第二混合溶液，并在有机相变材料22的熔点温度以上进行加热搅拌，使第一柔性聚合物21高分子单体包裹有机相变材料22并同时发生聚合反应形成热致变色层材料，再将所述的热致变色层材料通过粘结或压合的方式叠层设在第二柔性聚合物基体11表面上，即得到所述的电致电变色器件；或者将上述未固化的第二混合溶液以其自有的流动性在第二柔性聚合物基体11的表面上展开，从而在第二柔性聚合物基体11的表面上直接固化形成热致变色层2，即得到所述的电致电变色器件。
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