专利名称：一种制备氧化镍电致变色薄膜的方法
技术领域：
本发明属于在透明导电玻璃上制备电致变色薄膜领域，所制备的电致变色膜可用于大屏幕显示，无功耗储存，节能窗。
氧化镍膜是一种黄型的阳极电致变色材料，其制备的方法有多种如磁空溅射，电子束蒸发，阳极氧化及电化学淀积等，这些方法虽已被采用，但在材料制备过程中都存在着各种不同问题。如采用电子束蒸发法制备氧化镍电致变色薄膜，需要昂贵的仪器设备，复杂的制备工艺，制膜原材料成本高，制膜面积受设备所限，且膜的变色响应时间较长，膜着色态透光率较高，透光率一般40％，膜变色动态范围窄，即消色态与着色态透光率之差最大仅为25％(“氧化镍薄膜电致变色性能及机理研究”《功能材料》1998年29卷增刊。)本发明提供一种制备氧化镍电致变色薄膜的方法，该方法工艺简便，无需昂贵复杂的设备，能耗少，成本低，且所制备的膜成分均匀，致密性好，变色响应时间短，变色动态范围宽。
基于上述发明目的，本发明方法采用溶胶凝胶法，用镍的有机醇盐制得的溶胶，在透明导电玻璃上，通过喷雾和浸涂交替成膜后，再经低温干燥和高温烧结，即制得氧化镍电致变色薄膜，具体的工艺步骤如下(1)主溶液制备主溶液原料配方(重量％)为NiSO4、NiCl2或醋酸镍中之一种 10％-30％硫酸铈或硫酸钕0.1％-0.7％蒸馏水35％-60％无水乙醇 1％-15％乙酰丙酮 0.01％-0.1％柠檬酸钠 5％-20％按上述配比，取一容器把硫酸镍、氯化镍或醋酸镍中之一种，柠酸酸钠，硫酸铈或硫酸钕，依次溶于蒸馏水中，然后分别加入无水乙醇、乙酰丙酮混合搅匀，作为主溶液；(2)调胶液制备调胶液原料配比(重量％)为NH4OH 5％-30％蒸馏水 10％-40％无水乙醇50％-60％按上述配比，另取一容器将NH4OH、无水乙醇和蒸馏水混合搅匀作为调胶液；(3)浸涂液制备按体积百分比取1％-10％调胶液，在不断搅拌主溶液的情况下缓慢加入调胶液，直至透明主溶液变成半透明溶胶液，作为浸涂液待用；(4)喷雾液制备再取一容器，按体积百分比取11％-33％浸涂液用蒸馏水稀释制成喷雾液待用；(5)基片选择及清洗选择导电率＜60Ω/□的ITO透明导电玻璃作为变色膜衬底，用无水乙醇擦洗，然后用蒸馏水冲洗干净，再烘干；(6)喷雾制膜制膜工艺喷嘴直径 0.1-0.8mm喷距 20cm-50cm压力 1bar-6bar喷射时间 1min-15min喷射角 45°-120°喷雾基片温度 10-120℃将洗净烘干ITO玻璃基片放在恒温加热台上加热10-120℃，用符合上述喷嘴直径的喷枪，并以上述喷距、喷射压力向基片连续喷射，得到喷雾凝胶膜，然后立即直接放入烧结炉中焙烧，焙烧温度及保温时间分别为300-600℃,5-30mn，取出后空冷至室温，即可获得第一层氧化镍薄膜；(7)浸涂制膜将上述已载有喷雾氧化镍膜的基片直接浸在配好的主溶液中，然后以≤10mm/s的恒定速率拉出，原氧化镍膜上覆盖一层液膜，再进入干燥箱低温干燥，干燥温度及保温时间分别为30-100℃、5-30min，经干燥后直接放入烧结炉中烧结，烧结温度及保温时间分别为300℃-600℃,5-30min，出炉后空冷至室温即可获得第二层氧化镍膜；(8)经过上述喷雾和浸涂工艺反复2-6次，即可在透明导电玻璃上获得氧化镍电致变色薄膜。
采用本发明方法可获得在300nm-860nm范围内，着色态透光率为25％-50％，消色态透光率＞90％的氧化镍电致变色薄膜。
与现有技术相比，本发明的优点在于膜层材料纯净，化学组分均匀，膜致密，无龟裂现象，焙烧温度低，操作简便易行，变色响应时间短，膜变色动态范围宽。
实施例采用本发明方法在ITO导电玻璃上制备了三批氧化镍电致变色薄膜，其中主溶液的化学成分及配比(重量％)见表1，调胶液的化学成分及配比见表2，浸涂液的配比见表3，喷雾液的配比见表4，喷雾工艺和浸涂工艺见表5，为了对比，采用电子束蒸发方法制备了一批氧化镍电致变色薄膜，制备工艺见表6，采用本发明所制得三批氧化镍电致变色薄膜的性能以及采用电子束蒸发法制得一批氧化镍电致变色薄膜的性能见表7。从表7中可看出，采用本发明方法所制得的薄膜致密性好，响应时间短，变色动态范围宽。
表1主溶液的化学成分及配比(重量％)
表2调胶液的化学成分及配比(重量％)
表3浸涂液的配比(体积％)
表4喷雾液的配比(体积％)
表5喷雾和浸涂工艺
表6电子束反应蒸发工艺
表7采用本发明方法以及采用电子束蒸发法所制薄膜的性能对比
权利要求
1.一种制备氧化镍电致变色薄膜的方法，其特征在于用镍的有机醇盐制得的溶胶，在透明导电玻璃上，通过喷雾和浸涂交替成膜后，经低温干燥和高温处理，即制得氧化镍电致变色薄膜，具体的工艺步骤如下(1)主溶液制备主溶液原料配方(重量％)为NiSO4、NiCl2或醋酸镍中之一种 10％-30％硫酸铈或硫酸钕0.1％-0.7％蒸馏水35％-60％无水乙醇 1％-15％乙酰丙酮 0.01％-0.1％柠檬酸钠 5％-20％按上述配比，取一容器把硫酸镍、氯化镍或醋酸镍中之一种，柠酸酸钠，硫酸铈或硫酸钕，依次溶于蒸馏水中，然后分别加入无水乙醇、乙酰丙酮混合搅匀，作为主溶液；(2)调胶液制备调胶液原料配比(重量％)为NH4OH 5％-30％蒸馏水 10％-40％无水乙醇50％-60％按上述配比，另取一容器将NH4OH、无水乙醇和蒸馏水混合搅匀作为调胶液；(3)浸涂液制备按体积百分比取1％-10％调胶液，在不断搅拌主溶液的情况下缓慢加入调胶液，直至透明主溶液变成半透明溶胶液，作为浸涂液待用；(4)喷雾液制备再取一容器，按体积百分比取11％-33％浸涂液用蒸馏水稀释制成喷雾液待用；(5)基片选择及清洗选择导电率＜60Ω/□的ITO透明导电玻璃作为变色膜衬底，用无水乙醇擦洗，然后用蒸馏水冲洗干净，再烘干；(6)喷雾制膜制膜工艺喷嘴直径 0.1-0.8mm喷距 20cm-50cm压力 1bar-6bar喷射时间 1min-15min喷射角45°-120°喷雾基片温度 10-120℃将洗净烘干ITO玻璃基片放在恒温加热台上加热10-120℃，用符合上述喷嘴直径的喷枪，并以上述喷距、喷射压力向基片连续喷射，得到喷雾凝胶膜，然后立即直接放入烧结炉中焙烧，焙烧温度及保温时间分别为300-600℃,5-30min，取出后空冷至室温，即可获得第一层氧化镍薄膜；(7)浸涂制膜将上述已载有喷雾氧化镍膜的基片直接浸在配好的主溶液中，然后以≤10mm/s的恒定速率拉出，原氧化镍膜上覆盖一层液膜，再进入干燥箱低温干燥，干燥温度及保温时间分别为30-100℃、5-30min，经干燥后直接放入烧结炉中烧结，烧结温度及保温时间分别为300℃-600℃,5-30min，出炉后空冷至室温即可获得第二层氧化镍膜；(8)经过上述喷雾和浸涂工艺反复2-6次，即可在透明导电玻璃上获得氧化镍电致变色薄膜。
全文摘要
一种制备氧化镍电致变色薄膜的方法,属于在透明导电玻璃上制备电致变色薄膜领域,特点是采用溶胶凝胶法,用镍的有机醇盐制备溶胶,在透明导电玻璃上,采用喷雾和浸涂方法交替进行,经低温干燥和高温处理,制成着色态为棕色,消色态为无色的电致变色薄膜,用此方法制备氧化镍电致变色薄膜不仅工艺简单,无需昂贵的设备,成本低廉,而且薄膜的致密性好,成分均匀,响应时间短,变色范围宽。
文档编号C03C17/25GK1224700SQ98126400
公开日1999年8月4日 申请日期1998年12月31日 优先权日1998年12月31日
发明者郭薇, 谢中维 申请人:冶金工业部钢铁研究总院