[发明专利]高通量筛选反蛋白石光子晶体结构的电致变色器件

说明书

技术领域

本发明属于功能器件技术领域，具体涉及一种高通量筛选反蛋白石光子晶体结构的电致变色器件及其制备方法。

背景技术

随着传统能源的日益枯竭以及生态环境的逐渐恶化，发展清洁能源、提倡节能环保、走可持续发展道路，是目前及未来能源行业发展的趋势。变色材料就是在这种形势下发展起来的新型功能材料。变色材料是指在外界条件(如温度、光照、湿度、压力或外加磁场等)发生变化时，其对不同波长光的吸收、透射和反射等光学性质发生可逆变化的一类智能材料。

电致变色是指在外界电场的作用下，材料发生氧化或者还原导致其对光的透射和反射产生可逆的变化，在外观上则表现为颜色及透明度的可逆变化的现象。电致变色材料因其物质种类多、颜色变化丰富、制备方法简单等优点，在汽车、建筑等领域具有巨大的应用潜力。同时，电致变色器件的耗能很低，通常为8W/m²，且由于电致变色器件具有记忆效应，当状态保持不变时，器件则不会产生能耗，符合可持续发展的要求。相对于传统电致变色器件，基于反蛋白石光子晶体结构的电致变色器件具有更快的响应速度、更高的着色效率、更有利于实现全光谱显示等优点，得到了研究者的重视和关注。

目前，基于反蛋白石光子晶体结构的电致变色器件通常采用一个配方制备一个独立器件来进行沉积实验，以对材料、成分和性能进行筛选。这种传统的单一通量的筛选效率低，操作复杂，实验周期长，人力和财力成本均较高。

发明内容

本发明针对背景技术存在的缺陷，提出了一种高通量筛选反蛋白石光子晶体结构的电致变色器件及其制备方法，本发明在一块基片上同时制备基于不同组分、结构或种类的材料的电致变色器件单元，通过快速、自动扫描式或并行式表征技术获得各电致变色器件单元的电致变色材料的成分、结构或性能等信息。本发明采用高通量技术，可同时实现对多种电致变色材料、配方及结构的筛选，提高了筛选效率，加快了研发速度，降低了成本。

本发明的技术方案如下：

一种高通量筛选反蛋白石光子晶体结构的电致变色器件，包括基板和设置在基板上的m×n矩阵排列的电致变色器件单元，所述电致变色器件单元从下往上依次为设置在基板上的工作电极、电致变色薄膜层、电解液层和对电极，所述一行或一列的工作电极与同一印刷电极连接并作为工作电极引出，所述印刷电极的个数为m或n个，所述电致变色薄膜层为反蛋白石光子晶体结构。

进一步地，当一行的工作电极与同一印刷电极连接并引出时，印刷电极的个数为m个；当一列的工作电极与同一印刷电极连接并引出时，印刷电极的个数为n个。

进一步地，所述对电极为m×n个透明导电层。

进一步地，所述电解液为高氯酸锂的碳酸丙烯酯溶液。

进一步地，所述印刷电极为导电浆料固化得到。

上述高通量筛选反蛋白石光子晶体结构的电致变色器件的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：在透明导电衬底上刻蚀形成m×n矩阵排列的导电层，每一条刻蚀带宽度相等且绝缘，刻蚀完成后，清洗并烘干；

步骤2：在步骤1处理后的透明导电衬底的一行或一列的刻蚀带上制备印刷电极，所述印刷电极与对应一行或一列的每一导电层连接，所述印刷电极的个数为m或n个；

步骤3：在步骤1得到的m×n矩阵排列的导电层中的每一导电层的四周设置绝缘隔板；

步骤4：在每一导电层表面沉积胶体粒子，并进行干燥处理，得到具有不同结构参数的模板；

步骤5：在步骤4得到的模板的孔隙中沉积电致变色薄膜；

步骤6：采用热处理、化学刻蚀或溶剂萃取法将上述模板去除，得到反蛋白石光子晶体结构的电致变色薄膜层；

步骤7：在步骤6得到的电致变色薄膜层表面滴加电解质溶液，形成电解液层；然后将m×n个对电极分别放置于每一导电层的上方，并通过导电铜箔引出；

步骤8：在每个导电层对应的印刷电极和对电极引出的铜箔上施加电压，观察m×n个电致变色器件单元的变色效果，从而实现对反蛋白石光子晶体结构电致变色薄膜材料、配方及结构的高通量筛选。

优选地，上述步骤中所述的m和n满足关系：m＝n。

进一步地，上述步骤2中制备印刷电极时：当一行的工作电极与同一印刷的电极连接并引出时，印刷电极的个数为m个；当一列的工作电极与同一印刷电极连接并引出时，印刷电极的个数为n个。