低温热处理氧化钨电致变色薄膜

电致变色薄膜的材料包括各种有机和无机化合物,而其中研究最多的就是氧化钨,其主要的制备方法有真空热蒸发、电子束蒸发、溅射、气相沉积、电沉积和溶胶-凝胶法等。电致变色薄膜经过一定温度的热处理可提高其粘附性和循环使用寿命,但高温热处理往往会影响薄膜的响应时间和变色幅度。一般物理制备方法都需要经过较高温度的热处理,如电子束蒸发法需500e的热处理,热蒸发法需350e

,射频溅射法需200~300e。这些方法往往由于设备昂贵、技术复杂以及工艺条件要求高而受到一定限制;化学制备方法中的溶胶-凝胶法是一种设备简单、成膜均匀以及易大面积制备的低温制备方法,但通常需要100e以上的热处理。如醇盐法需250e的热处理,离子交换法需150e,卤代氧化法需120e。Bessiàre等。

曾报道过80e的热处理方法,在柔软易变形的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基质上制备电致变色薄膜,使其覆盖在任意不规则形状的物体表面,但这样制备的薄膜的循环使用寿命只有几十次,不能满足实际的需要。以钨酸钠为原料,经离子交换得到钨酸溶液,乙醇和聚乙烯醇(PVA)为添加剂,用溶胶-凝胶法制备了性能优越的氧化钨电致变色薄膜。这种薄膜只需75e的热处理温度,驱动电压为-1~+1V,完全着色和褪色的时间仅为数秒钟,在水溶液中的着色-褪色循环次数可达600次以上,着色后颜色可保持数天。

所得薄膜为无色透明,着色后呈蓝色,颜色均匀。薄膜的在300~900nm波长下,着色状态与褪色状态透射率的变化。褪色状态时,在可见光及近红外区域的透射率都在93%以上,只是在近紫外区域由于玻璃基质的吸收,使透射率降低。着色状态时,在600nm以上的区域有很好的吸收,透射率在21%以下,这与其外观显示的蓝色相一致。在600nm以下着色状态的透射率显著地增加,然而在500nm处的着色状态与褪色状态透射率差也在50%以上。测试结果表明,薄膜颜色变化明显,具有良好的光可控性。

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