[发明专利]一种柔性全固态互补型电致变色器件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种柔性全固态互补型电致变色器件及其制备方法，所述电致变色器件由上至下包括：ITO‑PET导电基底、PEDOT:PSS变色层、柔性全固态电解质膜、PANI变色层和ITO‑PET导电基底。本发明具备良好的安全性、耐弯折性以及循环寿命，扩大了电致变色器件的应用范围。

技术领域

本发明属于电致变色器件领域，特别涉及一种柔性全固态互补型电致变色器件及其制备方法。

背景技术

电致变色是指材料的光学属性在外加电场的作用下发生稳定、可逆的变化的现象，在外观上直接表现为颜色和透明度的可逆变化。电致变色一词是由美国芝加哥大学J.R.Platt在1961年首次提出的。直到1969年美国科学家S.K.Deb才首次详细地描述了非晶态WO₃薄膜的电致变色现象，并提出“氧空位色心”的变色机理。此后，随着研究的深入，研究者们相继发现了多种新型电致变色材料，通过几十年的电致变色的研究，使得电致变色材料趋于多样化，主要分为无机电致变色材料以及有机电致变色材料。由于柔性电致变色器件特殊的柔韧性以及机械性要求，传统过渡金属氧化物材料因其固有脆性使得其变形后结构极易损坏，并不适用于柔性电致变色材料使用。导电聚合物具有易加工、更快的变色速度以及更好的柔韧性等优势，是目前柔性电致变色材料的主流发展方向。其中，PANI与PEDOT:PSS的有机体系，是构筑全固态互补型柔性电致变色器件的优良选择。

电解质层作为电致变色器件的核心功能层，往往决定了电致变色性能的优劣。而以聚合物作为基体的固态电解质薄膜具有强韧、耐弯折、无液体泄漏的特点，十分适用于柔性电致变色器件，在可穿戴显示、智能热控系统等领域具有广阔的应用前景。但目前的加工方法较为繁琐，不利于规模化制备，且多数聚合物基体不具有优异的光学透过性，因此亟需探索合适的聚合物材料，开发电致变色器件用柔性全固态电解质膜的新型制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种柔性全固态互补型电致变色器件及其制备方法，该电致变色器件具备良好的安全性、耐弯折性以及循环寿命，扩大了电致变色器件的应用范围。

本发明提供了一种柔性全固态互补型电致变色器件，由上至下包括：ITO-PET导电基底、PEDOT:PSS变色层、柔性全固态电解质膜、PANI变色层和ITO-PET导电基底。

所述柔性全固态电解质膜由锂盐粉末和热塑性聚氨酯粉末球磨后冷压和反复热压而得。

本发明还提供了一种柔性全固态互补型电致变色器件的制备方法，包括：

(1)将锂盐颗粒单独进行球磨，得到锂盐粉末；再将锂盐粉末与热塑性聚氨酯(TPU)粉末进行混合球磨，混合球磨后的混合粉料经过冷压和反复热压后，得到柔性全固态电解质膜；

(2)以聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸PEDOT:PSS电致变色电极为对电极，以聚苯胺PANI电致变色电极为工作电极，以ITO-PET为导电基底，与步骤(1)中的柔性全固态电解质膜进行塑封组装，得到柔性全固态互补型电致变色器件。

所述步骤(1)中的锂盐为高氯酸锂(LiClO₄)、氯化锂(LiCl)、四氟硼酸锂(LiBF₄)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)中的一种或几种。

所述步骤(1)中的锂盐和球磨采用的球磨珠的质量比为1:1-1:10；锂盐球磨转速为50～600rpm，球磨时间为1～12h。

所述步骤(1)中的混合粉料中热塑性聚氨酯质量百分比为30～99％，锂盐质量百分比为1～70％。

所述步骤(1)中的混合球磨采用的大珠和小珠的质量比例为1:9～9:1，大珠和小珠的总质量和混合粉料的质量比例为10:1～1:1；混合球磨转速为100～600rpm，时间为6～24h。