[发明专利]柔性电致变色装置、其电极及制造方法

说明书

技术领域

本公开一般性涉及电致变色装置、其电极及形成电极的方法。

电致变色装置是含电解质和一种或多种电致变色材料的自给式两电极(或更多电极)电解池。电致变色材料可以是有机或无机的，当在外加电位作用下被氧化或还原时将可逆地改变可见的颜色。电致变色装置因此构造为在电极间施加电场时通过光的透射、吸收或反射来调制入射电磁辐射。装置中使用的电极和电致变色材料取决于装置的类型，即吸收/透射型或吸收/反射型。

吸收/透射型电致变色装置通常通过在有色和漂白(无色)态间可逆地切换电致变色材料而工作。这些装置中使用的典型的电致变色材料包括铟掺杂氧化锡(ITO)、氟掺杂氧化锡(SnO₂:F)、聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT-PSS)和单壁碳纳米管(SWNT)。这种类型的柔性电致变色装置已用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的柔性衬底层、ITO的透明层作为工作电极及PEDOT-PSS的第三层作为对电极构造。ITO的缺点包括成本高且比PEDOT-PSS柔性低。但PEDOT-PSS比ITO的电导率值低。对于一些应用而言，ITO装置的又一缺点在于，为使光通过装置，电极必须是透明的。

吸收/反射型电致变色装置通常含反射金属作为电极。电致变色聚合物沉积到该电极上并面向外以使入射光可在聚合物/电极表面上反射。对电极在作用电极后面。这些反射型装置中可使用类似的电极和电致变色材料，特别是ITO和PEDOT-PSS。

本公开解决了制造具有一个或多个有利性质如快速切换、高对比度、柔性和有时拉伸性的无ITO柔性电致变色装置的持续挑战。如果这样的装置不需要透明电极或透明导电衬底，则将是又一优势。

发明内容

上述及其他需要通过一种电致变色纤维或织物实现，所述纤维或织物包含柔性导电纤维和包含电致变色材料的层，所述层布置在所述柔性导电纤维上并包围所述柔性导电纤维。在一个实施方案中，所述纤维或织物为已通过例如用导电材料涂布或使织物浸渍导电颗粒而赋予导电性的天然或合成聚合物。导电聚合物可用作导电材料，例如PEDOT-PSS。在一个特别有利的实施方案中，所述纤维或织物是既柔性又弹性的。

还描述了包含上述电致变色纤维和织物的电致变色装置。在一个实施方案中，描述了具有被单独寻址的电致变色纤维的电致变色装置。所述装置尤其适用于服装或服装部件的制造中。

还描述了制造所述电致变色纤维和织物的方法。在一个实施方案中，形成柔性电致变色纤维或织物的方法包括在导电纤维或织物的表面上布置电致变色材料以在导电纤维或织物的表面上形成电致变色层。布置电致变色材料可包括布置电致变色单体前体和聚合所述电致变色前体以在导电纤维或织物的表面上形成电致变色聚合物层。

附图说明

附图中的部件不一定按比例绘制，相反，重点放在清楚示意本文中所述实施方案的原理上。此外，在附图中，相同的标号代表整个若干视图中对应的部分。

图1为包含非导电长丝和导电材料的外层的示例性导电纤维的横截面示意图。

图2为包含四根非导电(例如非导电有机聚合物)长丝和三根导电(例如导电金属)长丝的示例性导电纤维的横截面示意图。

图3为示例性电致变色纤维电极的横截面示意图。

图4为织造板材形式并包含电致变色纤维电极的示例性电致变色织物的横截面示意图。

图5为包含图4的电致变色织物的示例性电致变色装置的横截面放大视图。

图6为包含图4的电致变色织物的另一示例性电致变色装置的横截面放大视图。

图7为示例性电致变色织物电极的示意性透视图。

图8为电致变色织物电极的横截面示意图。

图9为在导电织物的两面上均布置了电致变色材料的电致变色织物电极的横截面示意图及改变极性对电致变色材料的颜色的影响。

图10为横截面示意图，示意了包含一个电致变色织物电极的示例性电致变色装置。

图11为横截面示意图，示意了包含两个电致变色织物电极的示例性电致变色装置。

图12为横截面示意图，示意了包含两个电致变色织物电极和一个非电致变色织物电极的示例性电致变色装置。

图13为示出两层电致变色装置的中性态和氧化态的一对照片。

具体实施方式