變發射率、變反射率電致變色智能熱控塗層及製備方法

2023-05-25 07:14:11

專利名稱：變發射率、變反射率電致變色智能熱控塗層及製備方法
技術領域：
本發明涉及一種變發射率、變反射率電致變色導電高分子熱控塗層及製備方法， 屬於智能熱控塗層製備技術領域。
背景技術：
熱控塗層材料是實現太空飛行器長期暴露在太陽光或在太陽光不能到達的宇宙空間的安全運行，保證艙內溫度的有效調控的關鍵材料。傳統熱控塗層的太陽光譜反射特性或紅外發射特性是固定的，無法跟隨環境溫度變化而變化，難以滿足太空飛行器在太陽正面和背面的自適應溫控需求。反射率發射率可調電致變色熱控塗層材料正好彌補傳統熱控塗層的上述缺點，該塗層材料在電壓或電流調控能下可以根據環境條件變化調節自身發射率或反射率值，具有自適應智能熱控的功能，對提高太空飛行器熱控系統自主管理能力具有重要意義； 可廣泛應用於軍用通訊、導航、偵察和小衛星等軍用太空飛行器熱控領域。隨著空間技術的發展，新型太空飛行器逐步向結構複雜化、體積小型化、功能多樣化、電功率大型化等方向發展，對有較強適應性的智能型熱控材料的需求也越來越強烈，電致變色智能熱控塗層材料的應用領域也將不斷擴大。自上個世紀90年代以來，隨著導電高分子的出現，電致變色材料與器件引起了人們的極大關注。J.R.雷諾茲等人(PCT/US2002/037524)採用聚噻吩、N取代聚吡咯等兩種互補聚合物、Fc/Fc+作為電解質，經過匹配製備了多層聚合物電致變色裝置，該裝置亮度可由100%降低到55%，並對對電致變色窗的顏色、和環境穩定性進行了研究。陳文益 (ZL200410046246. 9)製備了聯吡啶四氟硼酸鹽/聚甲基丙烯酸甲酯/Ferrocence電致還原變色材料，採用兩層透明基材製備了可應用於汽車自動防眩後視鏡及自動遮光板。王聰、 王天民等(ZL200710179549. 1)採用磁控濺射成膜的方法製備了導電玻璃/氧化鎢/偏硼酸鋰(硫酸鋰)/鎳氧化物/摻錫氧化銦多層膜全固態無機電致變色元件，該器件在可見光 400-800nm透過率變化約為25%。張誠、華誠等(中請號200910100226. 8)等採用電化學氧化聚合方法，製備了聚噻吩電致變色共聚物，實現了 -0. 8v 1. 4v從紅綠藍三色變化。金利通、龐月紅等(申請號200710171097. 2)採用納米銀與三氧化鎢二氧化鈦複合的方法製備了電致變色複合材料，其透過率變化約為20%。上述研究大多採用電化學氧化聚合或真空鍍膜的方法製備適用於民用汽車防眩的變色材料，主要側重於材料製備工藝、材料顏色及透過率變化研究，針對智能熱控塗層所必須的反射率和發射率變化研究則相對較少，尤其是適用於大面積、柔性、更具應用前景的噴塗工藝尚未提及。總之，導電高分子電致變色材料具有啟動電壓低、能耗小、工藝性好、適合大面積成型等特點，在民用汽車的防眩目、遮光板等領域具有廣泛的應用前景。同時也可以將其自身顏色變化對應的近紅外波段的反射特性和熱紅外波段的輻射特性變化引入衛星等太空飛行器的熱控塗層領域，依據電致變色塗層的光譜性能變化實現熱控塗層的發射率和發射率調控，進而實現熱控塗層的環境自適應性。

發明內容
本發明的技術解決問題是克服現有技術的不足，提供一種適用於衛星等太空飛行器熱控領域所需的變發射率、變反射率電致變色智能熱控塗層和製備方法。本發明塗層具有初始反射率、發射率可調，且電致變色前後反射率、發射率大的特點。本發明的技術解決方案是變發射率、變反射率電致變色智能熱控塗層，採用多層複合結構，多層複合結構從上至下依次為環境封裝層、電致變色活性層、電解質層、電極層和襯底層，在電極層與電解質層之間和電致變色活性層與環境封裝層之間安裝一對輔助電極，其中，襯底層和環境封裝層為玻璃、石英、聚醯亞胺、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚氨酯或有機矽樹脂，電極層和輔助電極為金、鋁、銀、鈣或銦錫氧化物ΙΤ0，電解質層的導電物質為高氯酸鋰、離子液體、三氟甲基磺酸鋰或氯化鈉，電致變色活性層為聚苯胺、聚噻吩或聚吡咯中的一種或兩種複合。所述的多層複合結構從上至下依次為環境封裝層、電極層、電致變色活性層、電解質層和襯底層，在電解質層與襯底層之間和電極層與電致變色活性層之間安裝一對輔助電極，其中電極層為銦錫氧化物ΙΤ0。所述的電致變色活性層的厚度不大於200um。所述的電解質層的電導率為10_7 10_4S/Cm。所述的輔助電極的寬度不大於0. Icm0所述的離子液體包括[emim]BF4、[emim]PF6、[emim]CF3COO或[emim]CF3S03。一種製備變發射率、變反射率電致變色智能熱控塗層的方法，其特徵在於通過以下步驟實現第一步，將金、鋁、銀、鈣或銦錫氧化物ITO通過濺射在襯底層上形成電極層；第二步，製備電解質層，A2. 1、將離子介質組份與導電組份溶解於碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC或碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC的混合液中製備得到摩爾濃度為0. 001 IOM的溶液，其中離子介質組份為聚偏氟乙烯PVDF、聚丙烯腈PAN或聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)PVDF-HFP中的一種或一種以上的混合物，導電組份為LiC104、NaClO4, LiCF3SO3、其他鋰鹽或其他鈉鹽中的一種或一種以上混合物；A2. 2、在步驟A2. 1得到的溶液中加入四氫呋喃、丙酮或醋酸丁酯溶劑得到混合溶液；A2. 3、將混合溶液加熱至不低於60°C，攪拌均勻；A2. 4、將步驟A2. 3得到的混合溶液採用流延法得到電導率在10_7 10_4S/cm電解質薄層，將電解質薄層放置在第一步得到的電極層通過熱壓得到電解質層或將步驟A2. 3 得到的混合溶液通過噴塗在第一步得到的電極層形成電導率在10_7 10_4S/cm的電解質層；第三步，利用步驟A3. 1 A3. 2或步驟B3. 1 B3. 2製備電致變色活性層，A3. 1將摩爾比為4 96 96 4的苯胺和二苯胺的混合物、3，4-乙撐二氧噻吩或3-羥乙氧基吡咯中的一種或兩種溶解於摩爾濃度為0. 01 0. 5M的硫酸中配置成摩爾濃度為0. 2 0. 8M的混合液；
6
A3. 2、在步驟A3. 1得到混合液中加入摩爾濃度為0. 2 0. 8M的摻雜劑，在恆電壓 0. 1 1. 2v下，以Pt為對電極、飽和Ag/AgCl_為參比電極，沉積時間30min 6h，在第二步得到的電解質層上電沉積得到厚度為0. 4 IOOum的電致變色活性層；B3. 1、將聚苯胺、聚噻吩或聚吡咯中的一種或兩種溶解於間甲酚、甲基吡咯烷酮溶劑或N，N- 二甲基甲醯胺溶劑中，配置得到摩爾濃度為0. 01 IM的聚合物溶液；B3. 2、在步驟B3. 1得到的聚合物溶液中加入摩爾濃度為0. 01 IOM的摻雜劑，研磨分散均勻後採用噴塗方法，在第二步得到的電解質層上製備厚度為0. Ium 200um的電致變色活性層；第四步，將第二步得到的製備了電致變色活性層的電解質層、電極層和環境封裝層、輔助電極和襯底層通過層壓複合在一起，得到變發射率、變反射率電致變色智能熱控塗層。一種製備變發射率、變反射率電致變色智能熱控塗層的方法，其特徵在於通過以下步驟實現第一步，將銦錫氧化物ITO通過濺射在環境封裝層上形成電極層；第二步，利用步驟AC2. 1 C2. 2或步驟D2. 1 D2. 2製備電致變色活性層，C2. 1將摩爾比為4 96 96 4的苯胺和二苯胺的混合物、3，4-乙撐二氧噻吩或3-羥乙氧基吡咯中的一種或兩種溶解於摩爾濃度為0. 01 0. 5M的硫酸中配置成摩爾濃度為0. 2 0. 8M的混合液；C2. 2、在步驟C2. 1得到混合液中加入摩爾濃度為0. 2 0. 8M的摻雜劑，在恆電壓 0. 1 1. 2v下，以Pt為對電極、飽和Ag/AgCl_為參比電極，沉積時間30min 6h，在第一步得到的電極層上電沉積得到厚度為0. 4 IOOum的電致變色活性層；D2. 1、將聚苯胺、聚噻吩或聚吡咯中的一種或兩種溶解於間甲酚、甲基吡咯烷酮溶劑或N，N- 二甲基甲醯胺溶劑中，配置得到摩爾濃度為0. 01 IM的聚合物溶液；D2. 2、在步驟D2. 1得到的聚合物溶液中加入摩爾濃度為0. 01 IOM的摻雜劑，研磨分散均勻後採用噴塗方法，在第一步得到的電極層上製備厚度為0. Ium 200um的電致變色活性層；第三步，製備電解質層，E3. 1、將離子介質組份與導電組份溶解於碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC或碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC的混合液中製備得到摩爾濃度為0. 001 IOM的溶液，其中離子介質組份為聚偏氟乙烯PVDF、聚丙烯腈PAN或聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)PVDF-HFP中的一種或一種以上的混合物，導電組份為LiC104、NaClO4, LiCF3SO3、其他鋰鹽或其他鈉鹽中的一種或一種以上混合物；E3. 2、在步驟E3. 1得到的溶液中加入四氫呋喃、丙酮或醋酸丁酯溶劑得到混合溶液；E3. 3、將混合溶液加熱至不低於60°C，攪拌均勻；E3. 4、將步驟E3. 3得到的混合溶液採用流延法得到電導率在10_7 10_4S/cm電解質薄層，將電解質薄層放置在襯底層上通過熱壓得到電解質層或將步驟E3. 3得到的混合溶液通過噴塗在第二步得到的電致變色活性層或襯底層上形成電導率在10_7 10_4S/cm的電解質層；
第四步，將第二步得到的製備了電致變色活性層的電極層、電解質層、環境封裝層、輔助電極和襯底層通過層壓複合在一起，得到變發射率、變反射率電致變色智能熱控塗層。所述步驟A2. 1中導電組份還包括離子液體。所述步驟E2. 1中導電組份還包括離子液體。所述步驟A3. 2、步驟B3. 2、步驟C2. 2或步驟D2. 2中摻雜劑為聚磺酸鉀、樟腦磺酸、聚甲基苯磺酸鉀鹽、高氯酸鋰、硫酸或鹽酸。本發明與現有技術相比有益效果為(1)本發明採用多層光學匹配和電匹配的控制技術，通過電壓調節實現了電致變色器件的電致變色和反射率、發射率的可控變化；(2)本發明通過導電高分子的預摻雜控制和多孔電極的應用，有效降級了載流子傳輸的勢壘，降低了電致變色塗層的啟動電壓；(3)本發明製備的電致變色活性層的發射率、反射率調控範圍大，相應時間短、電化學穩定性好、耐高低溫交變的特點，基本滿足太空飛行器智能熱控需求；(4)本發明製備的電致變色活性層發射率可以在0. 07 0. 89範圍內、反射率可以在0. 1 0. 6範圍內進行調控，在-0. 8 5v的電壓調節下，電致變色熱控塗層的太陽光譜反射率變化大於0. 4，發射率變化大於0. 25，經過士 100°C，100次循環不剝離不脫落，且還原後具備上述性能；(5)本發明用直流電驅動，可得到透明、金黃、淺綠、深綠、墨綠等各色電致變色塗層，並具備不同的反射率和發射率。


圖1為本發明結構示意圖；圖2為本發明電極層選用ITO的結構示意圖；圖3為本發明製備工藝流程圖。
具體實施例方式本發明如圖1所示，採用多層複合結構，多層複合結構從上至下依次為環境封裝層6、電致變色活性層5、電解質層3、電極層2和襯底層1，在電極層2與電解質層3之間和電致變色活性層5與環境封裝層6之間安裝一對輔助電極7。襯底層1和環境封裝層6材質為玻璃、石英、聚醯亞胺、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚氨酯或有機矽樹脂，襯底層1和環境封裝層6材質可以選擇一種也可選擇不同種類。電極層2和輔助電極7為金、鋁、銀、鈣或銦錫氧化物ΙΤ0。輔助電極7的寬度不大於 0. 1cm。若電極層2選擇透明的銦錫氧化物ΙΤ0，則本發明還可變為如圖2所示的多層複合結構，多層複合結構從上至下依次為環境封裝層6、電極層2、電致變色活性層5、電解質層3 和襯底層1，在電解質層3與襯底層1之間和電極層2與電致變色活性層5之間安裝一對輔助電極7。
電解質層3的導電物質為高氯酸鋰、離子液體、三氟甲基磺酸鋰或氯化鈉，電解質層 3 的電導率為 1(Γ7 l(T4S/cm。離子液體包括[emim]BF4、[emim]PF6、[emim]CF3COO 或 [emim] CF3SO30電致變色活性層5為聚苯胺、聚噻吩或聚吡咯中的一種或兩種複合。電致變色活性層5厚度不大於200um。本發明製備工藝如圖3所示，通過以下步驟得到1、製備電極層2將金、鋁、銀、鈣或銦錫氧化物ITO通過濺射在襯底層1上形成電極層2。2、製備電解質層3將離子介質組份與導電組份溶解於碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC或碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC的混合液中製備得到摩爾濃度為0. 001 IOM的溶液，其中離子介質組份為聚偏氟乙烯PVDF、聚丙烯腈PAN或聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)PVDF-HFP中的一種或一種以上的混合物，導電組份為LiC104、NaC104、LiCF3SO3、其他鋰鹽或其他鈉鹽中的一種或一種以上混合物；在溶液中加入四氫呋喃、丙酮或醋酸丁酯溶劑得到混合溶液；將混合溶液加熱至不低於60°C，攪拌均勻；將步驟混合溶液採用流延法得到電導率在10_7 10_4S/ cm電解質薄層，將電解質薄層放置在電極層2通過熱壓得到電解質層3或將混合溶液通過噴塗在電極層2上形成電導率在10_7 10_4S/cm的電解質層3。3、製備電致變色活性層5提供了以下兩種製備方法1)將摩爾比為4 96 96 4的苯胺和二苯胺的混合物、3，4-乙撐二氧噻吩或 3_羥乙氧基吡咯中的一種或兩種溶解於摩爾濃度為0. 01 0. 5M的硫酸中配置成摩爾濃度為0. 2 0. 8M的混合液；在混合液中加入摩爾濃度為0. 2 0. 8M的摻雜劑，在恆電壓 0. 1 1. 2v下，以Pt為對電極、飽和Ag/AgCl_為參比電極，沉積時間30min 6h，在第二步得到的電解質層3上電沉積得到厚度為0. 4 IOOum的電致變色活性層5。2)將聚苯胺、聚噻吩或聚吡咯中的一種或兩種溶解於間甲酚、甲基吡咯烷酮溶劑或N，N- 二甲基甲醯胺溶劑中，配置得到摩爾濃度為0. 01 IM的聚合物溶液；在聚合物溶液中加入摩爾濃度為0.01 IOM的摻雜劑，研磨分散均勻後採用噴塗方法，在電解質層3 上製備厚度為0. Ium 200um的電致變色活性層5。4、將製備了電致變色活性層5的電解質層3、電極層2和環境封裝層6、輔助電極 7和襯底層1通過層壓複合在一起，得到變發射率、變反射率電致變色智能熱控塗層。若為圖2所示的結構，通過以下步驟製備1、將銦錫氧化物ITO通過濺射在環境封裝層6上形成電極層2。2、製備電致變色活性層5提供了以下兩種製備方法1)將摩爾比為4 96 96 4的苯胺和二苯胺的混合物、3，4-乙撐二氧噻吩或 3_羥乙氧基吡咯中的一種或兩種溶解於摩爾濃度為0. 01 0. 5M的硫酸中配置成摩爾濃度為0. 2 0. 8M的混合液；在混合液中加入摩爾濃度為0. 2 0. 8M的摻雜劑，在恆電壓 0. 1 1. 2v下，以Pt為對電極、飽和Ag/AgCl_為參比電極，沉積時間30min 6h，在電極層2上電沉積得到厚度為0. 4 IOOum的電致變色活性層5。
2)將聚苯胺、聚噻吩或聚吡咯中的一種或兩種溶解於間甲酚、甲基吡咯烷酮溶劑或N，N- 二甲基甲醯胺溶劑中，配置得到摩爾濃度為0. 01 IM的聚合物溶液；在聚合物溶液中加入摩爾濃度為0. 01 IOM的摻雜劑，研磨分散均勻後採用噴塗方法，在電極層2上製備厚度為0. Ium 200um的電致變色活性層5。3、製備電解質層3將離子介質組份與導電組份溶解於碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC或碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC的混合液中製備得到摩爾濃度為0. 001 IOM的溶液，其中離子介質組份為聚偏氟乙烯PVDF、聚丙烯腈PAN或聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)PVDF-HFP中的一種或一種以上的混合物，導電組份為LiC104、NaClO4, LiCF3SO3、其他鋰鹽或其他鈉鹽中的一種或一種以上混合物；在溶液中加入四氫呋喃、丙酮或醋酸丁酯溶劑得到混合溶液；將混合溶液加熱至不低於60°C，攪拌均勻；將混合溶液採用流延法得到電導率在10_7 10_4S/cm 電解質薄層，將電解質薄層放置在襯底層1上通過熱壓得到電解質層3或將混合溶液通過噴塗在電致變色活性層5或襯底層1形成電導率在10_7 10_4S/Cm的電解質層3。4、將製備了電致變色活性層5的電極層2、電解質層3、環境封裝層6、輔助電極7 和襯底層1通過層壓複合在一起，得到變發射率、變反射率電致變色智能熱控塗層。以下結合具體實施例來說明本發明。實施例1配置濃度為0. 2M的苯胺與二苯胺(摩爾比為4 96)的硫酸混和溶液100ml，加入IOOml 0. 2M的聚甲基苯磺酸鉀鹽，以0. 2mm的銦錫氧化物(ITO)導電膜GcmXkm)為基底，Pt為對電極、飽和Ag/AgCl_為參比電極，恆電壓0. 5v，沉積30min，製備出5um的電致活性變色層5。將IOg聚丙烯腈、IOg高氯酸鋰溶解於碳酸二甲酯和丙酮的混合溶液中，配製0. IM的混合溶液，噴塗於電致變色活性層5表面得到電解質層3。將多層膜與聚酯基底、 金輔助電極進行複合，製備出聚酯/ITO/聚苯胺/高氯酸鋰(聚丙烯腈)/金電極/聚酯的六層全固態電致變色塗層[結構1]。施加1.8v正電壓，塗層由原來的深綠色變為透明，發射率由0. 7變為0. 46，太陽光譜反射率由0. 45變為0. 25。實施例2將IOg聚丙烯腈、20g高氯酸鋰、5g [emim] BF4溶解於碳酸二甲酯和四氫呋喃的混合溶液中，配製成0. IM的混合溶液，噴塗在預設輔助金電極(7)的鍍金玻璃基底上，得到電解質層3 ；將可溶性導電高分子溶液聚苯胺溶解於間甲酚、甲基吡咯烷酮等溶劑中，配製成 0. IM溶液，加入0. OlM樟腦磺酸，研磨分散均勻後噴塗在電解質層表面，製備出Ium電致變色活性層；採用層壓複合的方法製備出聚乙烯/聚苯胺/高氯酸鋰(聚丙烯腈)/金電極/ 玻璃的電致變色塗層。施加3v正電壓，塗層由原來的深綠色變為淺綠，發射率由0. 48變為 0. 14，太陽光譜反射率由0. 1變為0. 5。實施例3配製濃度為0. IM 3,4-乙撐二氧噻吩的硫酸混和溶液50ml，加入IOOmlO. 2M的高氯酸鋰，以0. 2mm的銦錫氧化物(ITO)導電膜GcmXkm)為基底，Pt為對電極、飽和Ag/ AgGr為參比電極，恆電壓0. 8v，沉積60min，製備出2um的電致變色活性層5。將IOg聚丙烯腈、IOg高氯酸鋰溶解於碳酸二甲酯和丙酮的混合溶液中，配製0. IM的混合溶液，噴塗於電致變色活性層5表面得到電解質層3。將多層膜與聚酯基底、金輔助電極進行複合，製備
10出聚酯/ITO/聚噻吩/高氯酸鋰(聚丙烯腈)/金電極/聚酯的六層全固態電致變色塗層。 施加1. 2v正電壓，塗層由原來的深藍色變為淺藍色，發射率由0. 68變為0. 45，太陽光譜反射率由0. 35變為0. 1。實施例4將IOg聚偏氟乙烯、IOg三氟甲基磺酸鋰溶解於碳酸二甲酯和碳酸二乙酯的混合溶液中，配製成0. IM的混合溶液，噴塗在預設輔助金電極(7)的鍍金聚醯亞胺基底上，得到電解質層3 ；將可溶性導電高分子溶液聚噻吩溶解N，N-二甲基甲醯胺溶劑中，配製成0. OlM 溶液，加入0. OlM聚甲基苯磺酸鉀，研磨分散均勻後噴塗在電解質層表面，製備出2um電致變色活性層；採用層壓複合的方法製備出聚乙烯/聚噻吩/三氟甲基磺酸鋰(聚偏氟乙烯)/金電極/聚醯亞胺的電致變色塗層。施加1.5v正電壓，塗層由原來的深藍色變為淺藍，發射率由0. 39變為0. 21，太陽光譜反射率由0. 23變為0. 4。實施例5將IOg聚丙烯腈、20g高氯酸鋰溶解於碳酸二甲酯和四氫呋喃的混合溶液中，配製成0. IM的混合溶液，噴塗在預設輔助金電極(7)的鍍金玻璃基底上，得到電解質層3 ；將可溶性導電高分子溶液聚苯胺溶解於間甲酚、甲基吡咯烷酮等溶劑中，配製成0. IM溶液，加入0. 05M樟腦磺酸，研磨分散均勻後噴塗在電解質層表面，製備出Ium電致變色活性層；採用層壓複合的方法製備出聚乙烯/聚苯胺/高氯酸鋰(聚丙烯腈)/金電極/玻璃的電致變色塗層。施加3v正電壓，塗層由原來的深綠色變為淺綠，發射率由0. 33變為0. 17，太陽光譜反射率由0.15變為0. 34。下表為採用本發明得到實施例2的3種變發射率、變反射率電致變色智能熱控塗層在高低溫變化後(-100 100°C，100次)的發射率變化情況。
權利要求
1.變發射率、變反射率電致變色智能熱控塗層，其特徵在於採用多層複合結構，多層複合結構從上至下依次為環境封裝層(6)、電致變色活性層(5)、電解質層(3)、電極層(2) 和襯底層(1)，在電極層(2)與電解質層(3)之間和電致變色活性層(5)與環境封裝層(6) 之間安裝一對輔助電極(7)，其中，襯底層(1)和環境封裝層(6)為玻璃、石英、聚醯亞胺、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、 聚碳酸酯、聚氨酯或有機矽樹脂，電極層(2)和輔助電極(7)為金、鋁、銀、鈣或銦錫氧化物 ΙΤ0，電解質層(3)的導電物質為高氯酸鋰、離子液體、三氟甲基磺酸鋰或氯化鈉，電致變色活性層(5)為聚苯胺、聚噻吩或聚吡咯中的一種或兩種複合。
2.根據權利要求1所述的變發射率、變反射率電致變色智能熱控塗層，其特徵在於所述的多層複合結構從上至下依次為環境封裝層(6)、電極層(2)、電致變色活性層(5)、電解質層(3)和襯底層(1)，在電解質層(3)與襯底層(1)之間和電極層(2)與電致變色活性層 (5)之間安裝一對輔助電極(7)，其中電極層⑵為銦錫氧化物ΙΤ0。
3.根據權利要求1或2所述的變發射率、變反射率電致變色智能熱控塗層，其特徵在於所述的電致變色活性層(3)的厚度不大於200um。
4.根據權利要求1或2所述的變發射率、變反射率電致變色智能熱控塗層，其特徵在於所述的電解質層⑶的電導率為10_7 10_4S/Cm。
5.根據權利要求1或2所述的變發射率、變反射率電致變色智能熱控塗層，其特徵在於所述的輔助電極(7)的寬度不大於0. Icm0
6.根據權利要求1或2所述的變發射率、變反射率電致變色智能熱控塗層，其特徵在於所述的離子液體包括[emim]BF4、[emim]PF6、[emim]CF3COO 或[emim]CF3S03。
7.一種製備權利要求1所述的變發射率、變反射率電致變色智能熱控塗層的方法，其特徵在於通過以下步驟實現第一步，將金、鋁、銀、鈣或銦錫氧化物ITO通過濺射在襯底層(1)上形成電極層(2)；第二步，製備電解質層(3)，A2. 1、將離子介質組份與導電組份溶解於碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC或碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC的混合液中製備得到摩爾濃度為0. 001 IOM的溶液，其中離子介質組份為聚偏氟乙烯PVDF、聚丙烯腈PAN或聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)PVDF-HFP中的一種或一種以上的混合物，導電組份為LiC104、NaClO4, LiCF3SO3、其他鋰鹽或其他鈉鹽中的一種或一種以上混合物；A2. 2、在步驟A2. 1得到的溶液中加入四氫呋喃、丙酮或醋酸丁酯溶劑得到混合溶液；A2. 3、將混合溶液加熱至不低於60°C，攪拌均勻；A2. 4、將步驟A2. 3得到的混合溶液採用流延法得到電導率在10_7 10_4S/cm電解質薄層，將電解質薄層放置在第一步得到的電極層(2)通過熱壓得到電解質層(3)或將步驟 A2. 3得到的混合溶液通過噴塗在第一步得到的電極層(2)形成電導率在10_7 10_4S/cm的電解質層⑶；第三步，利用步驟A3. 1 A3. 2或步驟B3. 1 B3. 2製備電致變色活性層(5)，A3. 1將摩爾比為4 96 96 4的苯胺和二苯胺的混合物、3，4-乙撐二氧噻吩或 3_羥乙氧基吡咯中的一種或兩種溶解於摩爾濃度為0. 01 0. 5M的硫酸中配置成摩爾濃度為0. 2 0. 8M的混合液；A3. 2、在步驟A3. 1得到混合液中加入摩爾濃度為0. 2 0. 8M的摻雜劑，在恆電壓 0. 1 1. 2v下，以Pt為對電極、飽和Ag/AgCl_為參比電極，沉積時間30min 6h，在第二步得到的電解質層(3)上電沉積得到厚度為0.4 IOOum的電致變色活性層(5)；B3. 1、將聚苯胺、聚噻吩或聚吡咯中的一種或兩種溶解於間甲酚、甲基吡咯烷酮溶劑或N，N- 二甲基甲醯胺溶劑中，配置得到摩爾濃度為0. 01 IM的聚合物溶液；B3. 2、在步驟B3. 1得到的聚合物溶液中加入摩爾濃度為0. 01 IOM的摻雜劑，研磨分散均勻後採用噴塗方法，在第二步得到的電解質層(3)上製備厚度為0. Ium 200um的電致變色活性層(5)；第四步，將第二步得到的製備了電致變色活性層(5)的電解質層(3)、電極層(2)和環境封裝層(6)、輔助電極(7)和襯底層(1)通過層壓複合在一起，得到變發射率、變反射率電致變色智能熱控塗層。
8. 一種製備權利要求2所述的變發射率、變反射率電致變色智能熱控塗層的方法，其特徵在於通過以下步驟實現第一步，將銦錫氧化物ITO通過濺射在環境封裝層(6)上形成電極層(2)； 第二步，利用步驟AC2. 1 C2. 2或步驟D2. 1 D2. 2製備電致變色活性層(5)， C2. 1將摩爾比為4 96 96 4的苯胺和二苯胺的混合物、3，4-乙撐二氧噻吩或 3_羥乙氧基吡咯中的一種或兩種溶解於摩爾濃度為0.01 0. 5M的硫酸中配置成摩爾濃度為0. 2 0. 8M的混合液；C2. 2、在步驟C2. 1得到混合液中加入摩爾濃度為0. 2 0. 8M的摻雜劑，在恆電壓 0. 1 1. 2v下，以Pt為對電極、飽和Ag/AgCl_為參比電極，沉積時間30min 6h，在第一步得到的電極層(2)上電沉積得到厚度為0.4 IOOum的電致變色活性層(5)；D2. 1、將聚苯胺、聚噻吩或聚吡咯中的一種或兩種溶解於間甲酚、甲基吡咯烷酮溶劑或 N，N- 二甲基甲醯胺溶劑中，配置得到摩爾濃度為0. 01 IM的聚合物溶液；D2. 2、在步驟D2. 1得到的聚合物溶液中加入摩爾濃度為0. 01 IOM的摻雜劑，研磨分散均勻後採用噴塗方法，在第一步得到的電極層(2)上製備厚度為0. Ium 200um的電致變色活性層(5)；第三步，製備電解質層(3)，E3. 1、將離子介質組份與導電組份溶解於碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC或碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC的混合液中製備得到摩爾濃度為0. 001 IOM的溶液，其中離子介質組份為聚偏氟乙烯PVDF、聚丙烯腈PAN或聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)PVDF-HFP中的一種或一種以上的混合物，導電組份為LiC104、NaClO4, LiCF3SO3、其他鋰鹽或其他鈉鹽中的一種或一種以上混合物；E3. 2、在步驟E3. 1得到的溶液中加入四氫呋喃、丙酮或醋酸丁酯溶劑得到混合溶液； E3. 3、將混合溶液加熱至不低於60°C，攪拌均勻；E3. 4、將步驟E3. 3得到的混合溶液採用流延法得到電導率在10_7 10_4S/cm電解質薄層，將電解質薄層放置在襯底層(1)上通過熱壓得到電解質層(3)或將步驟E3. 3得到的混合溶液通過噴塗在第二步得到的電致變色活性層(5)或襯底層(1)形成電導率在ΙΟ—7 10_4S/cm的電解質層(3)；第四步，將第二步得到的製備了電致變色活性層(5)的電極層(2)、電解質層(3)、環境封裝層(6)、輔助電極(7)和襯底層(1)通過層壓複合在一起，得到變發射率、變反射率電致變色智能熱控塗層。
9.根據權利要求7所述的變發射率、變反射率電致變色智能熱控塗層製備方法，其特徵在於所述步驟A2. 1中導電組份還包括離子液體。
10.根據權利要求8所述的變發射率、變反射率電致變色智能熱控塗層製備方法，其特徵在於所述步驟E2. 1中導電組份還包括離子液體。
11.根據權利要求7所述的變發射率、變反射率電致變色智能熱控塗層製備方法，其特徵在於所述步驟A3. 2或步驟B3. 2中摻雜劑為聚磺酸鉀、樟腦磺酸、聚甲基苯磺酸鉀鹽、高氯酸鋰、硫酸或鹽酸。
全文摘要
變發射率、變反射率電致變色智能熱控塗層及製備方法，採用導電高分子預先摻雜控制、多層複合光電匹配的方式有效降低了電致變色起始電壓，提高電致變色活性層的反射率和發射率的變化範圍。製備的電致變色塗層直流驅動，驅動電壓小於2V，反射率變化大於0.4，發射率變化大於0.25，經歷100次正負100度溫度交變後塗層反射率發射率變化仍滿足上述指標，基本滿足航天飛行器智能熱控需求。
文檔編號B32B27/06GK102176103SQ2010106221
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月27日 優先權日2010年12月27日
發明者付大光, 盧鵡, 史建中, 孫明明, 曾一兵, 李季, 李穎, 王獻紅, 羅正平, 詹磊 申請人:中國科學院長春應用化學研究所, 航天材料及工藝研究所