[发明专利]全无机多彩透射型电致变色薄膜、镀膜玻璃及设计方法

说明书

本发明公开了一种全无机多彩透射型电致变色薄膜、镀膜玻璃及设计方法。镀膜玻璃包括依次叠置的玻璃基底和全无机多彩透射型电致变色薄膜，薄膜包括依次叠置的介质层(可选择性添加)、集流干涉层、牺牲层、电致变色层和电子阻挡层(可选择性添加)，薄膜中最靠近玻璃基底的为集流干涉层或介质层。该薄膜结构设计以各个膜层的光学参数为基础，建立多层异质结构模型，借助薄膜光学原理设计透过率与色坐标，优化各个膜层的材料选择与厚度参数，可进一步采用大面积镀膜技术在洁净平板玻璃基底上制备多层膜结构，最终获得具有多彩透过色、电致调控效果的大面积镀膜玻璃产品。

技术领域

本发明涉及建筑装饰与节能的镀膜玻璃技术领域，具体涉及一种全无机多彩透射型电致变色薄膜、镀膜玻璃及设计方法。

背景技术

智能变色是通过外界的物理或化学刺激产生可逆颜色变化的现象，按照诱发颜色响应刺激的不同，智能变色技术可以分为电致变色技术、光致变色技术、气致变色技术、热致变色技术等。

电致变色技术是指在人为外加电压或者电流的条件下发生颜色动态可调的变化，电致变色技术具有电化学氧化还原可逆性好、响应速度快、颜色变化灵敏度高、循环寿命长、开路记忆时间久、化学稳定性强等优势，在节能窗、变色眼镜、显示器件和军事伪装等领域具有重大的应用前景，研发电致变色材料和优化电致变色器件结构具有重大的经济价值和社会意义。

电致变色材料可分为有机电致变色材料和无机电致变色材料，有机材料虽然具有丰富的色彩变化，但是环境耐受性不佳；无机电致变色材料因其良好的循环稳定性和优异的调制幅度，已经具备商业化的基础。

氧化钨作为最为经典的无机电致变色材料，由于高的光学调制率、稳定的循环特性以及良好的电池与电容特性，被科研工作者大量研究(如公开号为CN107555810A、CN110642526A的专利技术等)。然而，尽管经过了长足的发展，氧化钨电致变色材料依然存在一些亟需解决的问题，比如在可见光波段的多彩调控方面，氧化钨仅仅只能表现出无色到蓝色的调控，颜色变化非常单调，无法满足人们对色彩多样性与个性化发展的追求，这种色彩过于单一的不足使其在建筑装饰领域也受到了一定的局限。

近年来，有报道以金属反射层和电致变色层的双层薄膜结构制备出了多彩反射型电致变色器件，利用薄膜干涉的原理拓展无机电致变色材料的变色色域，实现了可见光全色系的动态可调，极大地丰富了无机电致变色材料的色彩选择。但是，反射型电致变色器件仅反射光线，并不具有透光的特性，而建筑玻璃的基本要求就是透明，因此透射型电致变色器件的变色色域扩展对建筑玻璃的节能与装饰有更为直接的影响。

发明内容

针对上述技术问题以及本领域存在的不足之处，本发明提供了一种全无机多彩透射型电致变色薄膜，该薄膜结构设计以各个膜层的光学参数为基础，建立多层异质结构模型，借助薄膜光学原理设计透过率与色坐标，优化各个膜层的材料选择与厚度参数，可进一步采用大面积镀膜技术在洁净平板玻璃基底上制备多层膜结构，最终获得具有多彩透过色、电致调控效果的大面积镀膜玻璃产品。本发明基于Fabry-Perot谐振腔干涉原理，仅以单层镀膜材料的光学参数为基础，便可设计、制备全无机多彩透射型电致变色镀膜玻璃，产品开发周期短，制备成本低，产品色彩多样可调，具备调节室内光热的效果，适合于兼具建筑装饰与节能镀膜玻璃的开发和生产。

一种全无机多彩透射型电致变色薄膜，包括依次叠置的集流干涉层、牺牲层和电致变色层；

所述集流干涉层的厚度为8～20nm，材质为电阻率小于2.1×10^-7Ω·m的金属或合金；

所述电致变色层的厚度为100～300nm，材质为无机电致变色材料，具体为过渡金属氧化物；

所述牺牲层的厚度为1～10nm，材质为所述过渡金属氧化物中的金属或其合金。