一種透明的快速響應的柔性電致變色薄膜的制備方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種電致變色材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著科技的不斷進步，人們逐漸對智能電子產品有了可穿戴的需求。可穿戴的產品要求材料具有一定的機械強度，可以被拉伸、扭曲、折疊、弄皺，而沒有性能退化。這些產品能夠適應復雜的非平面表面，有著剛性裝置所不具有的應用領域。其中，電致變色材料因其可在小電壓控制下實現色彩變化而具有著很高的應用價值。
[0003]當電致變色材料發生氧化還原反應時，其顏色可以發生可逆性地變化。作為電致變色材料的代表，三氧化鎢(WO3)因其具有對比度高、透明度高、穩定性好等優點而被大量研宄和廣泛應用，特別是其水合物(WO3.H2O, H2WO4.H2O等)，表現出了更為優異的電致變色性能。但是其作為無機電致變色材料，在響應時間的性能上與有機電致變色材料相差甚遠。聚乙撐二氧噻吩(PEDOT)因其優異的著色效率及導電性而被重點關注，在電致變色薄膜中既可以用作有機電致變色材料，彌補無機電致變色材料響應速度慢的缺點，又可以用作導電聚合物，增強薄膜的導電性，進一步增強變色過程中電子和離子的傳輸，提高電致變色性能。
[0004]為了滿足可穿戴的需求，以玻璃為基底組裝而成的剛性電致變色器件已不能滿足要求，柔性電致變色器件已逐步成為研宄熱點。然而，可用于柔性器件的材料制備方法和柔性薄膜組裝技術的不成熟性，在很大程度上制約了柔性電致變色器件的發展和應用。制備柔性電致變色薄膜的傳統方法包括:磁控濺射、等離子體增強化學氣相沉積和光刻，通常需要昂貴的設備，嚴格的實驗條件和多個處理步驟。此外，由于材料和柔性基底之間的結合力差，傳統薄膜在受力彎曲后會發生應變、斷裂，甚至與基底分離。因此，合成新型電致變色材料，開發柔性電致變色薄膜的組裝技術，對電致變色材料的實際應用，有著十分重要的意義。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是要解決現有制備柔性電致變色薄膜的設備昂貴，試驗條件苛刻繁瑣和柔性電致變色薄膜受力后易發生應變、斷裂及與基體分離的問題，而提供一種透明的快速響應的柔性電致變色薄膜的制備方法。
[0006]一種透明的快速響應的柔性電致變色薄膜的制備方法，是按以下步驟完成的:
[0007]一、將柔性基底依次在丙酮、甲醇和超純水中分別超聲清洗20min?30min，再放入溫度為40°C?60°C下干燥1h?15h，得到清潔的柔性基底；
[0008]步驟一中所述的柔性基底為表面覆有厚度為20nm?10nmEVA膠的PET基底；
[0009]二、制備Ag層:采用磁控濺射方法在清潔的柔性基底上EVA膠的表面濺射厚度為1nm?50nm的Ag沉積層，得到表面沉積有Ag層的PET基底；
[0010]步驟二中所述的磁控濺射方法的參數具體如下:靶材為Ag靶，濺射類型為直流濺射，革E -基距為1cm?20cm，氣體流量為氬氣Isccm?lOsccm，沉積溫度為室溫，沉積氣壓為2Pa?4Pa，濺射功率為1W?20W，沉積時間為1s?40s ；
[0011]三、制備混合溶液B:
[0012]①、將濃度為0.0lmol/L?lmol/L的硫酸和濃度為0.01mol/L?lmol/L的鎢酸鈉溶液混合，再加入質量分數為30%的雙氧水，再加入超純水，再在攪拌速度為500r/min?1000r/min下攪拌5min?lOmin，得到混合溶液A ;將混合溶液A在室溫下靜置5天?7天，得到黃色沉淀物質，即為H2WO4.H2O ；
[0013]步驟三①中所述的濃度為0.01mol/L?lmol/L的硫酸與濃度為0.01mol/L?lmol/L的鶴酸鈉溶液的體積比為1:1 ;
[0014]步驟三①中所述的濃度為0.01mol/L?lmol/L的硫酸與質量分數為30%的雙氧水的體積比為I: (0.01?0.1)；
[0015]步驟三①中所述的濃度為0.01mol/L?lmol/L的硫酸與超純水的體積比為1: (I ?10)；
[0016]②、使用超純水為溶劑，將H2WO4.H2O在離心速度為2000r/min?8000r/min下離心5min?lOmin，去除上清液；
[0017]③、重復步驟三②3次?5次，得到清洗后的H2WO4.H2O ；
[0018]④、將清洗后的H2WO4.H2O分散到超純水中，得到質量分數為5 %?50 %的H2WO4.H2O溶液；向質量分數為5%?50%的H2WO4.H2O溶液中加入質量分數為0.002%?0.01%的十六烷基三甲基溴化銨溶液，再加入質量分數為5%?30%的PED0T:PSS溶液，再在攪拌速度為500r/min?1000r/min下攪拌1min?30min，得到混合溶液B ；
[0019]步驟三④中所述的質量分數為5 %?50 %的H2WO4.H2O溶液與質量分數為0.002%?0.01%的十六烷基三甲基溴化銨溶液的體積比為1: (0.05?0.5)；
[0020]步驟三④中所述的質量分數為5%?50%的H2WO4.H2O溶液與質量分數為5%?30%的PEDOT: PSS溶液的體積比為1: (0.05?0.5)；
[0021 ]四、制備 H2WO4.H20/PED0T 薄膜:
[0022]①、將表面沉積有Ag層的PET基底浸入到混合溶液B中Imin?3min，再將表面沉積有Ag層的PET基底以200 μ m/s?500 μ m/s的提拉速度從混合溶液B中提拉出來，再在室溫下干燥Imin?5min ；
[0023]②、重復步驟四①3次?10次，得到以PET為基底的H2WO4.H20/PED0T薄膜；
[0024]③、將以PET為基底的H2WO4.H20/PED0T薄膜過熱封機，得到透明的快速響應的柔性電致變色薄膜；
[0025]步驟四③中所述的熱封機的溫度為100°C?200°C，熱封時間為Is?5s，熱封壓力為 0.1MPa。
[0026]本發明的優點:
[0027]一、本發明得到的透明的快速響應的柔性電致變色薄膜與基底結合力強，變色范圍寬，在900nm處光調制范圍高達80% ；
[0028]二、本發明得到的透明的快速響應的柔性電致變色薄膜導電性好，響應時間短，退色時間為2s?4s，著色時間為3s?5s ;
[0029]三、將本發明得到的透明的快速響應的柔性電致變色薄膜經過360°彎折(即將本發明得到的透明的快速響應的柔性電致變色薄膜的首尾連接圍成一個圈)后，微觀形貌不發生改變。
[0030]本發明可獲得一種透明的快速響應的柔性電致變色薄膜。
【附圖說明】
[0031]圖1為實施例一得到的透明的快速響應的柔性電致變色薄膜的SEM圖；
[0032]圖2為實施例一得到的透明的快速響應的柔性電致變色薄膜在經過360°彎折后的SEM圖；
[0033]圖3為實施例一得到的透明的快速響應的柔性電致變色薄膜在波長為400?IlOOnm,電壓為+IV到-1V時的透過率曲線，圖3中Tb為實施例一得到的透明的快速響應的柔性電致變色薄膜在+IV退色態時的透過率，T。為實施例一得到的透明的快速響應的柔性電致變色薄膜在-1V著色態時的透過率，Λ T為Tb-T。；
[0034]圖4為實施例一得到的透明的快速響應的柔性電致變色薄膜在900nm處，+IV?-1V內的透過率變化曲線；
[0035]圖5為實施例一得到的透明的快速響應的柔性電致變色薄膜的數碼照片圖。
【具體實施方式】
[0036]【具體實施方式】一:本實施方式是在于一種透明的快速響應的柔性電致變色薄膜的制備方法是按以下步驟完成的:
[0037]—、將柔性基底依次在丙酮、甲醇和超純水中分別超聲清洗20min?30min，再放入溫度為40°C?60°C下干燥1h?15h，得到清潔的柔性基底；
[0038]步驟一中所述的柔性基底為表面覆有厚度為20nm?10nmEVA膠的PET基底；
[0039]二、制備Ag層:采用磁控濺射方法在清潔的柔性基底上EVA膠的表面濺射厚度為1nm?50nm的Ag沉積層，得到表面沉積有Ag層的PET基底；
[0040]步驟二中所述的磁控濺射方法的參數具體如下:靶材為Ag靶，濺射類型為直流濺射，革E -基距為1cm?20cm，氣體流量為氬氣Isccm?lOsccm，沉積溫度為室溫，沉積氣壓為2Pa?4Pa，濺射功率為1W?20W，沉積時間為1s?40s ；
[0041]三、制備混合溶液B:
[0042]①、將濃度為0.01mol/L?lmol/L的硫酸和濃度為0.01mol/L?lmol/L的鎢酸鈉溶液混合，再加入質量分數為30%的雙氧水，再加入超純水，再在攪拌速度為500r/min?1000r/min下攪拌5min?lOmin，得到混合溶液A ;將混合溶液A在室溫下靜置5天?7天，得到黃色沉淀物質，即為H2WO4.H2O ；
[0043]步驟三①中所述的濃度為0.01mol/L?lmol/L的硫酸與濃度為0.01mol/