本技术属于电致变色技术领域,特别涉及一种新型正交晶相Nb18V4O55电致变色薄膜的制备方法及其应用。该薄膜以其优异的电致变色性能,为智能窗户、显示器等领域提供了新的材料选择。
背景技术
电致变色是指在外加电场的作用下,存在于电解质中的阳离子和电子在电场驱动下从材料中可逆地注入或抽出,使材料内部发生氧化还原反应,从而使材料的光学性质发生可逆变化的现象。目前,电致变色最早、最广泛的应用就是智能窗。智能窗的电致变色层在电场作用下具有光学透过率的可调节性,可以实现室内照明和热辐射的调控,减少建筑为供暖、制冷、照明所需的能源消耗,同时也起到改善室内自然光照的目的,有望缓解当代不断恶化的城市光污染问题。
目前,大部分的电致变色材料都集中在可见光波段进行调控,而太阳光的能量主要集中在可见光和近红外双波段,其中可见光和近红外占比各接近50%,因此开发可以实现独立控制可见光和近红外透过率的电致变色材料,对于电致变色材料的广泛应用具有重要意义。
在智能窗中使用双波段电致变色材料有望实现“亮态”、“暗态”、“暖态”和“冷态”四种调节模式。“亮态”指薄膜处于透明状态,即对可见光波段和近红外波段均保持高透过率;“暗态”指可见光和近红外光透过率均较低甚至完全不透过;“暖态”指保持较高的近红外波段透过率而可见光波段透过率较低;“冷态”指保持高的可见光波段透过率和低的近红外透过率。
尽管在该领域的研究已经很多,但目前双波段电致变色材料仅能实现“亮态”、“冷态”、“暗态”模式的顺序切换,而实现“暖态”模式的材料鲜有报道。在目前的报道中,通常使用阴极、阳极复合电致变色材料或者通过结合对电极的性能组合成器件从而实现“暖态”模式;或者通过调节电解质或将电致变色与其他技术结合也可以实现“暖态”模式。值得注意的是,仅使用单组份双波段电致变色材料很难实现“暖态”模式,并且在目前实现“暖态”模式的相关报道中,复杂的制备、高昂的制备成本限制了其在智能窗上的大规模应用。另外,不仅是“暖态”材料和器件,所有的双波段电致变色材料和器件仍面临着性能不佳、界面接触、循环稳定性差等问题。总的来说,尽管研究者们通过优化材料成分和器件结构在双波段电致变色领域取得了很大进展,但仍有许多关键问题需要解决,以促进其未来的研究和广泛应用,尤其是“暖态”材料和器件的开发。
因此,更多新型电致变色材料还有待发现,现有技术还有待改进和发展。
实现思路