[发明专利]一种可快速褪色的含氧氢化钇光热致变色多层薄膜材料

说明书

本发明涉及一种可快速褪色的含氧氢化钇光热致变色多层薄膜材料，包括FTO电热层、以及依次形成在所述FTO电热层上的含氧氢化钇调光层、缺氧态氧化钨功能层和保护层。

技术领域

本发明涉及一种无机光致变色和热致变色的多层薄膜材料及其制备方法和应用，属于智能节能玻璃调光技术领域。

背景技术

我国是世界能源消耗大国，不仅建筑能源消耗大，而且能源利用率低。据估计，建筑能耗一般占据了社会总能耗的三分之一，同时，建筑用能对世界温室气体排放的贡献率高达25％，所以节能减排是节能的重中之重，而节能减排必须优先考虑建筑节能。资料显示建筑能耗50％是通过玻璃窗进行的，玻璃窗是建筑和外界光热交换的主要通道。因此，开发一种新型智能窗成为实现建筑节能及减少温室气体排放的关键。

目前，已经应用或研究的智能窗大致分为两类。一类是光学性能固定的节能窗，主要以LOW-E玻璃为例，其镀膜层具有对可见光高透过及对中远红外线高反射的特性，具有优异的隔热效果和良好的透光性，但缺点是一旦产品制成，不能动态调节其光学状态，只适用于单个季节，难以适应我国四季分明的气候。另一类则可以动态调节其光学状态，被称为“智能型节能玻璃”。这一类节能窗按变色原理不同可以分为电致变色，热致变色，气致变色以及光致变色等。电致变色材料需要外界施加电压，且结构复杂，价格昂贵，制备技术要求高且难度大等特点。气致变色材料需要在氢气的辅助下才能完成双向调节。热致变色材料是随着环境温度的改变而发生颜色变化的材料。

光致变色材料是指化合物A受到波长h₁的光照时可通过特定的化学反应生成结构和光谱性能不同的产物B而在波长为h₂的光照或者热的作用下又可逆的生成了化合物A的现象。而至今尚未公开出过光致变色与热致消色相结合的概念及相关的物质。

早在1867年TerMer首次发现具有光致变色性能的二硝基甲烷钾盐以来，光致变色材料的研究与应用得到了广泛的关注。人们不断研究出了多种有机和无机光致变色材料。但是无机光致变色材料相比于有机光致变色材料受到了较低的关注且一直被已知的几个无机光致变色材料所限制着，如过渡金属氧化物、金属卤化物、稀土配合物等。

含氧氢化钇是近几年才被发现有光致变色性能的一种新型材料，且逐渐受到了国内外有关研究人员的关注。与其他无机光致变色薄膜相比较，其光照前后透光率变化更明显，制备工艺简单等特点。在光照之前薄膜透光率在250nm-2500nm光谱范围内达到90％左右，淡黄色的半透明薄膜。当光照一段时间后，薄膜由淡黄色变为灰黑色，且可见及近红外区透光率大大降低。如果把光照后的薄膜放在黑暗处放置比较长的一段时间后(8-12h)又可以恢复最初的状态，且这种改变是可逆的。单层含氧氢化钇薄膜材料的光照前后太阳光调解率差、薄膜光热致变色循环寿命短以及恢复至最初状态所需时间长等缺点。

2007年，Applied Physics Letters期刊上报道了日本的Ohmura团队率先发现了钇氢化物(YHx)在高压下的光致变色性能，但该光致变色需要GPa级的压力，并没有实际的应用价值^[1]。

2011年以来，挪威Mongstad团队发现并研究了含氧钇氢化物(YHx:O)在常压下的光致变色性能，但其光致变色过程的变色、消色时间过长，光照前后的光调节率低，节能效果达不到实际生产应用的水平^[2]。

2017年，Scripta Materialia期刊上报道了三氧化钨覆盖的含氧钇氢化物两层薄膜在常温常压下受光照变色迅速，但此变色过程不可逆，褪色过程缓慢,并且太阳能调节率仍需进一步提高，极大限制了其实际应用性^[3]。

参考文献：

[1]A.Ohmura,A.Machida,T.Watanuki,K.Aoki,S.Nakano,K.Takemura,AppliedPhysics Letters,91(2007)231.；