[发明专利]一种纳米NiOx电致变色薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种纳米NiO_x电致变色薄膜及其制备方法和用途，该方法包括以下步骤：首先通过化学沉淀法制备了由NiO_x纳米纳米晶粉体，然后将制备的粉末均匀分散于低沸点溶液中，得到NiO_x纳米晶墨水，再采用旋涂法和低温退火制备所述纳米NiO_x电致变色薄膜。本发明制备的纳米NiO_x电致变色薄膜在低温退火成膜且无需惰性气体保护，极大减少制作成本。薄膜成膜均匀性好、光学透过率调制范围宽、响应时间快、循环稳定性良好，可应用于各类电致变色器件领域。

技术领域

本发明属于功能薄膜材料技术领域，具体涉及一种纳米NiO_x电致变色薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

电致变色现象是指在外加电场刺激(电压、电流)作用下，材料的光学属性(反射率、透过率、吸收率等)发生连续可逆的变化，外观上表现为材料的颜色、透明程度发生连续可逆的变化。具备这一属性的材料称为电致变色材料。节约、清洁、安全的能源理念已扎根于新能源领域，电致变色器件具有结构可控、成本低廉、节能低耗、智能化调节等优点，在建筑、汽车、飞机等的灵巧调光窗户、防眩目汽车后视镜、电致变色显示器、电致变色织物、军事伪装设备等领域具有十分广阔的商业前景。电致变色材料根据其结构来源和电化学变色性能可分为无机电致变色材料和有机电致变色材料。人们对无机电致变色材料的研究较早也较成熟，但其具有制造成本高，不易柔性加工，颜色变色比较单一等缺点，而此后新兴起的有机电致变色材料由于具有分子结构可设计、颜色多样性、加工性能好、制造成本低等优点，受到的关注度更高。但有机仍然存在着不易实现全固化、不耐辐射易老化、不耐紫外线照射、化学稳定性较差，与基板无机材料(如玻璃)黏附不牢等劣势，因此无机电致变色材料仍有其不可替代的一面。无机电致变色材料按照其着色方式不同，又可分为阴极电致变色材料和阳极电致变色材料。目前，由阴极电致变色材料和阳极电致变色材料共同组成的互补型器件具有电能损耗低、循环寿命长、透过率或反射率调制范围宽以及着色效率高等优势，是目前研究较多的电致变色器件。

原材料储量丰富、成本低廉、着色/褪色透过率调制范围宽、着色效率高等方面占有优势的氧化镍薄膜是是作为无机阳极电致变色材料的最佳选择，而过高的制作成本使得电致变色器件的价格居高不下，这也是目前难以广泛商业化的原因之一。因此，降低制造成本但仍使电致变色材料和器件具有较为良好的光学与电致变色性能显得非常必要。

溅射法和蒸发法制备氧化镍薄膜具有稳定、方便、快速、成膜均匀、纯度高等优点，但仪器的庞大及昂贵，成本较高。溶胶-凝胶法、水热法、化学浴沉积法等化学溶液法具有低成本、只需简单的制备设备、可在任何形状的基片上制造薄膜而便于连续生产等优势。但也存在明显的不足之处：

(1)溶液法制备的氧化镍薄膜普遍需要进行300℃以上的高温退火，否则电致变色性能不理想。高温退火导致工艺耗能增加。尤其是近年来，对柔性电致变色器件需求的增加，而柔性衬底普遍无法承受高于200℃的退火，因此如何降低氧化镍薄膜的制备温度已经提上了日程。

(2)退火过程需要真空或者Ar、N₂等保护气体，这样增加了工艺难度。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种纳米NiO_x电致变色薄膜。

本发明的另一目的是提供上述纳米NiO_x电致变色薄膜的制备方法。

本发明的再一目的是提供上述纳米NiO_x电致变色薄膜的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种纳米NiO_x电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：