基于电压门控离子导体层构筑双稳态无机电致变色器件

科学研究和技术服务业

1）电致变色器件用离子导体膜的设计和制备：主要包括以聚偏氟乙烯（PVDF）、蒙脱土（MMT）和尼龙为基质的透射型和反射型离子导体膜； 2）基于上述离子导体膜构筑多种多功能型（无机或有机、透射或反射型等）电致变色器件，以及柔性电致变色器件。

以当面协商为准

仅限国内转让

有望在电致变色器件用离子导体膜的设计和制备，柔性电致变色器件的设计和制造等方面取得一定的效益。

北京市自然科学基金面上项目

北京市科学技术委员会;中关村科技园区管理委员会

一个完整的电致变色器件通常至少包括电致变色层、离子导体层和离子储存层等三个重要的部分。其中电致变色层是核心，如WO3、Li4Ti5O12、聚苯胺等具有电致变色性能的材料。离子储存层用来储存离子，可以平衡电荷，提高器件的寿命，如NiO等材料；离子导体层（电解质层）提供离子，在电致变色层和离子储存层之间传输离子而阻挡电子。本项目通过构筑新型离子导体层，调控优化电致变色器件中的离子传输，以提升器件的双稳态性能。主要成果包括： 1）电致变色器件用离子导体膜的设计和制备：主要包括以聚偏氟乙烯（PVDF）、蒙脱土（MMT）和尼龙为基质的透射型和反射型离子导体膜。导通状态下离子导体膜的锂离子电导率高于1×10-3 S cm-1（25 oC），达到纯液态电解质水平。 2）基于上述离子导体膜构筑多种多功能型（无机或有机、透射或反射型等）电致变色器件，以及柔性电致变色器件。例如，基于离子导体膜构筑Li4Ti5O12-FTO电致变色器件，在650 nm处的光学调制幅度为52.4%，在1100 nm处的光学调制幅度为54.2%，可以实现明亮、凉爽、黑暗三种光学模式；通过在“凉爽”模式下运行Li4Ti5O12-FTO双波段电致变色器件，可以大大降低空调和照明所造成的建筑能耗；通过将电致变色器件所有的构筑要素集成到以尼龙为基质的离子导体膜，构筑了高集成度的一体化电致变色织物，其结构包括离子导体层、聚苯胺（PANI）活性电致变色材料、Au反射层/集流体层，以及Au对电极层。该一体化电致变色织物呈现出仅有80 μm的超薄特性，具有优异的柔韧性，可实现机械弯折、扭折以及可裁剪的功能。在不同电压的施加下可以呈现经典环境适应色土黄色和深绿色之间的可逆切换，且具有较快的响应时间（着色2.0 s，褪色3.7 s），展现出在自适应伪装方面的巨大应用前景。 项目期间申请发明专利5项，其中3项获得授权。发表SCI收录的学术论文8篇。