大面積WO3電致變色器件的制備及性能研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展經(jīng)濟(jì)，環(huán)保與節(jié)能日益受到公眾的關(guān)注。在我國(guó)，建筑物的能源消耗占社會(huì)總消耗的1/5，這是一個(gè)非常驚人的數(shù)字。電致變色智能窗通過(guò)對(duì)光透過(guò)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而減少了建筑內(nèi)的能耗。因此，研究及制備出日常生活中使用的電致變色器件，成為了一個(gè)重要的課題。為實(shí)現(xiàn)電致變色的產(chǎn)業(yè)化，需要攻克制備過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題。與有機(jī)變色材料相比較，氧化鎢具有良好的記憶響應(yīng)及循環(huán)穩(wěn)定性，能在不通電時(shí)仍保持良好的記憶效應(yīng)，能大幅度地減少電能的使用。本論文以電

2、致變色中的變色層及電解質(zhì)進(jìn)行研究，通過(guò)三種工藝制備了鉬摻雜的氧化鎢薄膜，以及PVB/LiClO4凝膠態(tài)及準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)。此外，還采用了中空玻璃的封裝技術(shù)對(duì)大面積電致變色器件進(jìn)行封裝，并對(duì)其電致變色性能進(jìn)行檢測(cè)。
　　首先，采用直流反應(yīng)濺射制備了鉬摻雜的氧化鎢薄膜，通過(guò)對(duì)氧氬比進(jìn)行控制，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)氧氬比為3：70的鉬摻雜的氧化鎢器件的性能最好，其光調(diào)制幅度為69.52%，比單一的氧化鎢器件提高22.64%。但磁控濺射法成本較高，增加企業(yè)

3、的負(fù)擔(dān)。其次，采用噴涂法制備了鉬摻雜的氧化鎢薄膜，該薄膜表面呈草垛狀結(jié)構(gòu)，疏松多孔，有利于離子的嵌入與脫出。器件的光調(diào)制范圍為59.59%。噴涂法成本低廉，是適用于電致變色產(chǎn)業(yè)化的一種工藝。最后，采用絲網(wǎng)印刷法制備了鉬摻雜的氧化鎢薄膜，該薄膜表面具有多層次的多孔結(jié)構(gòu)，有利于提高離子的傳輸速度。薄膜的CV曲線在陰極有氧化峰，位置在-2.5V處；陽(yáng)極有還原峰，位置在1.5V處。器件的光調(diào)制范圍較小，只有35%。絲網(wǎng)印刷法最大的優(yōu)勢(shì)在于將薄膜

4、制備與熱處理相分離，能大幅減少加熱元器件的使用，使得生產(chǎn)成本大幅度降低。
　　通過(guò)制備不同添加量的PVB/LiClO4凝膠態(tài)電解質(zhì)，并對(duì)電解質(zhì)和組裝的器件進(jìn)行離子電導(dǎo)率的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)10wt%的PVB/LiClO4凝膠態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率最大，為9.75*10-3 S/cm。采用10wt%的PVB/LiClO4凝膠態(tài)封裝的器件，著色響應(yīng)時(shí)間tc為30s，褪色響應(yīng)時(shí)間tb為5s，具有較短的響應(yīng)時(shí)間和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。通過(guò)靜電紡制備準(zhǔn)固

5、態(tài)PVB/LiClO4電解質(zhì)，離子電導(dǎo)率為δ=1.91x10-3 S/cm。靜電紡制備的的PVB薄膜具有良好的機(jī)械性能，最大拉伸強(qiáng)度為0.35MPa，是一種良好的電解質(zhì)骨架的材料。組裝成器件后的光調(diào)制范圍達(dá)63%，具有較短的響應(yīng)時(shí)間和循環(huán)穩(wěn)定性，電致變色性能良好。借鑒中空玻璃的封裝技術(shù)，制備了30cm*30cm的電致變色器件，光調(diào)制范圍為32.08%。雖然該器件的變色性能與小面積的器件相比，性能略為遜色。但這種封裝技術(shù)成熟，密封性良好，