一种全过程中性色转变的电致变色器件及其制备方法

本发明涉及电致变色，尤其涉及一种全过程中性色转变的电致变色器件及其制备方法。

背景技术：

1、电致变色是指某些材料在外加电场下光学属性（反射率、透过率、吸收率等）发生稳定、可逆变化的现象，可动态调节采光与隔热，在智能窗、智能穿戴设备等领域展现出显著的节能潜力。

2、目前，与有机电致变色材料相比，无机金属氧化物薄膜因其在与离子交互过程中性能相对稳定，一直是该领域的研究热点。然而，现有无机电致变色材料的颜色转变多局限于单一颜色（如wo3着色态呈现蓝色、nio着色态呈现棕色），存在明显色偏，难以满足建筑美学与视觉舒适度对“中性色”（如透明-灰色-黑色）的需求，也难以应用于防眩目后视镜、智能电子墨镜等领域。此外，电致变色材料本身无法实现中性色，也会影响完整电致变色器件实现中性色，进一步制约电致变色技术的发展，因此构建中性色实现可见光的全波段调控对于进一步拓展电致变色材料的应用前景具有重大意义。

3、在现有技术中，通常采用掺杂的方式或有机分子结构设计实现中性色，或者结合对电极的性能组合成器件达到颜色互补也可实现中性色。然而，性能不佳、循环稳定性差等缺陷限制了其大规模应用。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种全过程中性色转变的电致变色器件及其制备方法，旨在解决现有电致变色技术难以实现变色全过程中性色转变及难以满足实际应用场景需求的问题。

2、为解决以上技术问题，第一方面，本发明提供了一种全过程中性色转变的电致变色器件的制备方法，包括以下步骤：

3、采用磁控溅射方法在第一ito玻璃表面共溅射金属m、金属w和金属mo得到mxwymozo3薄膜，其中，m选自nb、ti中的至少一种；

4、对所述mxwymozo3薄膜进行第一退火处理，得到非晶态mxwymozo3阴极电致变色层；

5、采用磁控溅射方法在第二ito玻璃表面共溅射金属氧化物，并对所得薄膜进行第二退火处理，得到无电致变色活性的透明阳极离子存储层；

6、将所述非晶态mxwymozo3阴极电致变色层与所述透明阳极离子存储层以薄膜面相对、电极朝向相反的方式组装，中间用间隔片分隔；

7、将透明电解质注入非晶态mxwymozo3阴极电致变色层与所述透明阳极离子存储层之间的间隙，经过封装处理，得到所述电致变色器件。

8、作为优选技术方案，所述的电致变色器件的制备方法，其中，所述磁控溅射方法的真空室真空度为10-3～10-5pa，工作气体为氧气与氩气的混合气体。

9、作为优选技术方案，所述的电致变色器件的制备方法，其中，采用磁控溅射方法制备非晶态mxwymozo3阴极电致变色层，其中，金属m靶的电源功率为150 w～250 w，金属w靶的电源功率为20 w～60 w，金属mo靶的电源功率为20 w～120 w；

10、优选地，所述第一退火处理的退火温度为350℃～400℃，退火时间为60 min～120min。

11、作为优选技术方案，所述的电致变色器件的制备方法，其中，所述mxwymozo3薄膜中，x取值为0.5~0.6、y取值为0.2~0.3、z取值为0.1~0.2；

12、优选地，所述mxwymozo3薄膜电致变色薄膜的厚度为300~400nm。

13、作为优选技术方案，所述的电致变色器件的制备方法，其中，所述透明阳极离子存储层的材料为ceatibo薄膜或mmvno薄膜；其中，m选自nb、ta中的至少一种。

14、作为优选技术方案，所述的电致变色器件的制备方法，其中，当所述透明阳极离子存储层为ceatibo薄膜时，采用金属ce靶和金属ti靶在第二ito玻璃基板表面进行共溅射；其中，金属ce靶的电源功率为120 w～200 w，金属ti靶的电源功率为230 w～240 w；所述退火处理的退火温度为300℃～500℃，退火时间为60 min～120 min；

15、优选地，所述ceatibo薄膜中的a值为0.4~0.8、b值为0.2~0.6。

16、作为优选技术方案，所述的电致变色器件的制备方法，其中，当所述透明阳极离子存储层为mmvno薄膜时，采用金属m靶和金属v靶在ito玻璃基板表面进行共溅射；其中，金属m靶的电源功率为30 w～45 w，金属v靶的电源功率为140w～160 w；所述退火处理的退火温度为580-620℃，退火时间为100-140 min；

17、优选地，所述mmvno薄膜中的m值为0.4~0.6，n值为0.4~0.6。

18、作为优选技术方案，所述的电致变色器件的制备方法，其中，所述透明电解质以锂盐溶液为电解液，与紫外光固化胶混合并避光搅拌得到；

19、所述锂盐溶液中的锂盐包括高氯酸锂、六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双（三氟甲基磺酰）亚胺锂、双（氟代磺酰）亚胺锂、二氟磷酸锂和四氟草酸磷酸锂中的至少一种。

20、作为优选技术方案，所述的电致变色器件的制备方法，其中，所述锂盐溶液中的溶剂包括：碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙酯和碳酸二乙酯中的至少一种。

21、第二方面，一种全过程中性色转变的电致变色器件，其中，采用上述所述的制备方法制备得到。

22、有益效果：与现有技术相比，本发明提供的一种基于mxwymozo3薄膜的全过程中性色转变电致变色器件，通过磁控溅射方法成功制备得到所述薄膜，工艺简单成本低。通过调控材料在不同波段的吸收能力，拓宽材料的光学吸收范围至全可见光波段，制备得到的电致变色薄膜可以实现变色过程中的全过程中性色转变，满足人眼舒适度对于中性色的需求。通过与透明导电层和不具备电致变色活性的透明离子存储层串联成电致变色器件，不仅实现了完整电致变色器件在变色过程中的全过程中性色演变，还具有优异的循环稳定性，可应用于电致变色智能窗、可穿戴设备等领域。

1.一种全过程中性色转变的电致变色器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的电致变色器件的制备方法，其特征在于，所述磁控溅射方法的真空室真空度为10-3～10-5pa，工作气体为氧气与氩气的混合气体。

3.根据权利要求1所述的电致变色器件的制备方法，其特征在于，采用磁控溅射方法制备非晶态mxwymozo3阴极电致变色层，其中，金属m靶的电源功率为150 w～250 w，金属w靶的电源功率为20 w～60 w，金属mo靶的电源功率为20 w～120 w；

4.根据权利要求1所述的电致变色器件的制备方法，其特征在于，所述mxwymozo3薄膜中，x取值为0.5~0.6、y取值为0.2~0.3、z取值为0.1~0.2；

5.根据权利要求1所述的电致变色器件的制备方法，其特征在于，所述透明阳极离子存储层的材料为ceatibo薄膜或mmvno薄膜；其中，m选自nb、ta中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的电致变色器件的制备方法，其特征在于，当所述透明阳极离子存储层为ceatibo薄膜时，采用金属ce靶和金属ti靶在第二ito玻璃基板表面进行共溅射；其中，金属ce靶的电源功率为120 w～200 w，金属ti靶的电源功率为230 w～240 w；所述退火处理的退火温度为300℃～500℃，退火时间为60 min～120 min；

7.根据权利要求5所述的电致变色器件的制备方法，其特征在于，当所述透明阳极离子存储层为mmvno薄膜时，采用金属m靶和金属v靶在ito玻璃基板表面进行共溅射；其中，金属m靶的电源功率为30 w～45 w，金属v靶的电源功率为140w～160 w；所述退火处理的退火温度为580-620℃，退火时间为100-140 min；

8.根据权利要求1所述的电致变色器件的制备方法，其特征在于，所述透明电解质以锂盐溶液为电解液，与紫外光固化胶混合并避光搅拌得到；

9.根据权利要求8所述的电致变色器件的制备方法，其特征在于，所述锂盐溶液中的溶剂包括：碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙酯和碳酸二乙酯中的至少一种。

10.一种全过程中性色转变的电致变色器件，其特征在于，采用如权利要求1～9任一项所述的制备方法制备得到。