主动型调光器件及制作方法与流程

1.本发明属于一种智能调光领域，具体涉及一种主动型调光器件及制作方法。


背景技术：

2.智能玻璃，是一类由玻璃或透明塑料等透明基材层和调光材料所组成的调光功能器件，可以通过调节可见光及红外光线的透过率，满足节能或保护隐私的部分要求。
3.目前市面上实现量产的主动型调光玻璃主要是基于电场中液晶分子反转的pdlc型电致调光玻璃，但由于材料成本居高不下，导致调光玻璃的价格相对而言一直处于高位。
4.基于现有技术分析，开发一种工艺简单、且低成本的温致主动型调光器件很有必要。


技术实现要素：

5.针对以上问题，本发明的目的在于提供一种调光器件及其制作方法。
6.本发明提供一种主动型调光器件，其特征在于，包含透明基材层、导电层、调光层，所述导电层设置有一对电极，所述调光层包括相变材料，所述相变材料相变前后的透明度不同。
7.根据本发明的一实施方式，所述导电层的透光率≥70％、面电阻为60～2000ω/sq，优选透光率＞80％、面电阻100-1200ω/sq；优选所述导电层包括选自金属氧化物、石墨烯、纳米银线、聚苯胺、聚噻吩中的一种或多种，更优选所述导电层为石墨烯薄膜；优选，所述金属氧化物选自sno2、ino2、ito、azo、izo中的一种或多种；优选所述导电层的厚度为0.3nm-120nm，更优选所述导电层的厚度为0.8-2.0nm。
8.根据本发明的另一实施方式，所述导电层的所述电极电连接引出导线。
9.根据本发明的另一实施方式，所述调光层包含依次层叠的衬底层、具有交联结构的高分子材料基体以及灌注于其中的所述相变材料组成的调光材料层、和封装层；优选所述相变材料为相变温度低于60℃；更优选，所述相变材料选自石蜡、二氧化钒、聚合物混合物温致变色材料、聚合物和水溶液的水凝胶温致变色材料中一种或多种。
10.根据本发明的另一实施方式，所述高分子材料基体选自烯烃嵌段共聚物、有机硅氧烷聚合物、环氧树脂中的一种或几种。
11.本发明还提供一种主动型调光器件的制作方法，包含：s1，提供一透明基材层；s2，在所述透明基材层的一表面形成导电层，并于所述导电层上设置有一对电极；s3，形成调光层，并将所述调光层层叠于所述导电层表面或所述透明基材层的另一表面，所述调光层包括相变材料，所述相变材料相变前后的透明度不同。
12.根据本发明的一实施方式，所述形成调光层包括：s31，提供一衬底层；s32，将可交联的液态高分子材料涂敷于所述衬底层表面，交联固化得到具有交联结构的高分子材料基体；s33，将熔融的所述相变材料灌注于所述基体内形成调光材料层。
13.根据本发明的另一实施方式，所述高分子材料基体选自烯烃嵌段共聚物、有机硅
氧烷聚合物、环氧树脂中的一种或几种。
14.根据本发明的另一实施方式，还包括：s34，在所述调光材料层表面涂敷一层封装层。
15.根据本发明的另一实施方式，所述导电层的透光率≥70％、面电阻为60～2000ω/sq，优选透光率＞80％、面电阻100-1200ω/sq；优选所述导电层包括选自金属氧化物、石墨烯、纳米银线、聚苯胺、聚噻吩中的一种或多种，更优选所述导电层为石墨烯薄膜；优选，所述金属氧化物选自sno2、ino2、ito、azo、izo中的一种或多种；优选所述导电层的厚度为0.3nm-120nm，更优选所述导电层的厚度为0.8-2.0nm。
16.本发明的温致变色调光器件可以通过对导电层通电加热达到对调光层中相变材料的温度控制，从而实现器件的透明度随温度发生变化，进而达到主动调光的效果。更进一步，所选用变色材料的相变温度可调，可以制作不同温度的变色器件。更进一步，所选用的相变材料的相变潜热高，溶化时蒸汽压力低，不易发生化学反应且化学稳定性较好，在多次吸热放热后相变温度和相变潜热变化很小，自成核，没有相分离和腐蚀性，被应用于储能领域，具有建筑节能的效果。更进一步，本发明优选的导电层，尤其是石墨烯导电材料具有良好的电热转化效率，较高的透明度，以及热氧条件下电阻等性能稳定的特点，使用寿命长。更进一步，本发明的调光器件既可以改变透明度，也可以实现颜色的变化。本发明的技术方案，克服了现有调光产品价格昂贵、制作工艺复杂或被动变色等问题。
附图说明
17.图1是本发明的主动型调光器件的结构示意图。
18.图2是本发明的主动型调光器件的调光层的结构示意图。
19.图3是本发明的主动型调光器件的导电层的示意图。
20.图4是图3所示导电层的俯视图。
21.其中，附图标记说明如下：
22.1-透明基材层；2-导电层；3-调光层；4,5-电极引出线；6-衬底层；7-调光材料层；8-封装层；9,10-电极
具体实施方式
23.下面结合具体实施方式对本发明作详细说明。
24.本发明的主动型调光器件，包含透明基材层、导电层、调光层，导电层设置有一对电极，调光层包括相变材料，相变材料相变前后的透明度不同。本发明的主动型调光器件的透明基材层、导电层和调光层可以以任意方式层叠，即可以如图1所示，包括依次层叠的透明基材层1、导电层2和调光层3，导电层2设置有一对电极。也可以是其他的层叠方式，参照图1，可以是依次层叠导电层2、透明基材层1和调光层3。当导电层2在最外侧时，可以在导电层2的最外表面设置保护层，以保护导电层2在使用过程中不被损坏。
25.透明基材层1起到支撑作用，同时透明基材层1还应到具有一定的透光度以满足透光效果。一般透明基材层1优选为玻璃或硬质耐温透明树脂片材等。
26.导电层2用于对调光层3加热从而实现改变调光层3的透明度，实现主动调光功能。同时导电层2还应当透光性良好，以保证调光层3变色前后器件的透光度不受导电层2的影
响。优选，导电层2的透光率≥70％、面电阻为60～2000ω/sq，选择上述范围的透光率和面电阻既能保证器件良好的透光率亦使导电层2具有较高的电热转换效果。更优选，透光率＞80％，面电阻100-1200ω/sq。导电层2可以包括选自金属氧化物、石墨烯、纳米银线、聚苯胺、聚噻吩中的一种或多种。更优选导电层2为石墨烯导电膜，石墨烯导电膜在长期的高温应用下能保持稳定的光电性能。金属氧化物选自sno2、ino2、ito、azo、izo等中的一种或多种。导电层2的厚度为0.3nm-120nm，优选导电层2的厚度为0.8-2.0nm，保证较高的透光性和良好的电阻率。导电层2的一对电极9和10可以通过电极引出线4和5引出，以便于与电源连接。
27.调光层3随温度变化而改变透光度，从而实现调光的效果。更进一步，如图2所示，调光层3可以包含依次层叠的衬底层6、调光材料层7和封装层8。衬底层6可以是透明玻璃或耐温透明树脂等。调光材料层7可以由具有交联结构的高分子材料基体以及灌注于其中的相变材料组成。相变材料，优选但不限于，低温型变色材料。当相变材料采用低温型变色材料时，相变温度点低不需要消耗太多的热量就可以达到相变温度；同时相变温度较低有利于器件在日常环境使用，不会由于器件温度过高而导致附近人员的灼伤。当然，中温、高温型变色材料也可以实现本发明的发明目的。变色材料的相变温度点更优选低于60℃。更优选，所述相变材料选自石蜡、二氧化钒、聚合物混合物温致变色材料、聚合物和水溶液的水凝胶温致变色材料中一种或多种的一种或多种。可以根据实际需要选择适当的材料，适当的层厚度，例如1mm石蜡相变前后的透过率变化范围为6％-86％，二氧化钒相变透过率低于10％-40％，聚合物混合物例如：氧化聚丙烯-羟甲基丙烯酸甲酯的混合物、聚合物水凝胶如：聚异丙基丙烯酸酰胺的水凝胶体系的转变温度为30-40℃，低温为透明态＞70％，高温转为不透明态＜1％等。高分子材料基体可以为烯烃嵌段共聚物材料、有机硅氧烷聚合物材料、环氧树脂等材料中的一种或几种。
28.上述主动型调光器件可以通过如下方式制作：s1，提供一透明基材层；s2，在透明基材层表面形成导电层，并于导电层上设置有一对电极；s3，形成调光层，并将调光层层叠于导电层表面或透明基材层的另一表面，调光层包括相变材料，相变材料相变前后的透明度不同。本文中所述s1、s2、s3及下文出现的s31、s32、s33、s34仅用于区分不同的步骤，不意在限定各步骤的顺序。
29.以下结合图3和4详细描述整个制作过程。
30.在s1步骤中提供一透明基材层1，用于支撑导电层2和调光层3。在s2步骤中在透明基材层1的一个表面形成导电层2。可以根据导电层2的材料选择适当的方法形成导电层2，例如但不限于气相沉积、丝网印刷等。形成导电层2的材料如前所述，不再赘述。在s3步骤中形成调光层3，调光层3可以包括衬底层6、调光材料层7和封装层8。形成调光层3的方法包括：s31，提供一衬底层6；s32，将可交联的液态高分子材料涂敷于衬底层6表面，交联固化得到具有交联结构的高分子材料基体；s33，将熔融的相变材料灌注于基体内形成调光材料层7。该方法还可以包括s34步骤，即在调光材料层7表面涂敷一层封装层8。以上各层所使用的材料如前所述。
31.以下参照附图1-4，结合具体的实施例详细解释本发明的发明构思，但本领域技术人员可以理解以上实施例并不意在限定本发明。
32.为使本领域技术人员更好的理解本发明及制作方法，下面结合附图和具体实施方
式对本发明做进一步详细描述。
33.实施例1
34.1)选用1.1mm厚石英玻璃作为基材1，并进行清洁处理。
35.2)通过化学气相沉积法(cvd)直接在玻璃上生长一层石墨烯导电薄膜作为导电层2。石墨烯导电薄膜(导电层2)的电阻为1000ω/sq左右。石墨烯导电玻璃(即直接在玻璃上生长石墨烯导电薄膜形成)的可见光透过率为88％。
36.3)在步骤2)制备的石墨烯导电薄膜两端通过丝印方式涂布出两条3mm宽的纳米银层作为电极9和10，放在120℃固化箱或加热板上加热20min固化，制成一对透明纳米银线电极9,10，并焊接引出导线4,5。
37.4)将聚二甲基硅氧烷(pdms)和交联剂按照10：1的质量进行混合，并且真空脱泡，得到可交联的液态pdms聚合物，然后将可交联的液态pdms聚合物旋涂于干净的玻璃衬底6上，旋涂速度300转/min，将涂有可交联聚合物/玻璃衬底放入80-100℃的热板上或烘箱中加热60min固化，即得到具有交联结构的固态pdms/玻璃基体。
38.5)将白色58#切片石蜡熔融呈液态，将步骤4)中制备的固态pdms/玻璃基体浸泡在液体石蜡中，置于100℃-120℃环境中，4h后取出固态pdms/玻璃基体并吸除表面多余的石蜡，此时石蜡已经灌注到具有交联结构的固态pdms中形成调光材料层7。
39.6)在调光材料层7上再旋涂一层可交联的液态pdms聚合物，旋涂速度为350转/min，形成封装层8，同时将步骤3)制作的导电玻璃叠放在封装层8上，然后放入80-100℃的热板上或烘箱中加热60min固化。
40.通过上述步骤制作的调光器件如图1所示，包含玻璃层1、导电层2，变色材料层3以及一对电极引出线4、5。调光层3包含衬底层6、调光材料层7和封装层8。其中衬底层6是厚度为1.1mm的玻璃。
41.对上述调光器件进行检测，直流电源对调光器件供电，电压为12v。用台式透过率测试仪检测调光器件的透光率变化。同时红外热像仪监测调光器件的温度。室温下，调光器件的透过率仅有7％，通过加热，调光器件温度达到65℃时，透过率达85％。
42.实施例2
43.一种温致变色调光器件，与实施例1不同之处在于：导电层2是通过磁控溅射法制作的ito导电层，电阻为100ω/sq，可见光透过率80％；导电层2上设置有一对导电银浆制作的一对3mm宽电极9,10并用引出导线4,5；变色材料采用58#蓝色切片石蜡。其他步骤与实施例1相同。
44.以实施例1相同的方式对上述调光器件进行检测。室温下，调光器件的透过率仅有6％，通过加热，调光器件温度达到65℃时，透过率达78％。
45.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。