高通量筛选电致变色材料的电致变色器件及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种高通量筛选电致变色材料的电致变色器件及其制备方法，属于功能器件【技术领域】。所述高通量筛选电致变色材料的电致变色器件，包括基板和设置在基板上的m×n矩阵排列的电致变色器件单元，所述电致变色器件单元从下往上依次为设置在基板上的工作电极、二氧化钛层、电解液层和对电极，所述一行或一列的工作电极与同一印刷电极连接并作为工作电极引出，所述印刷电极的个数为m或n个。本发明提出的电致变色器件能同时实现对多种电致变色材料及配方的筛选，实现了电致变色材料的高通量筛选，加快了研发速度，降低了成本。
【专利说明】高通量筛选电致变色材料的电致变色器件及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于功能器件【技术领域】，具体涉及一种高通量筛选电致变色材料的电致变色器件及其制备方法。
【背景技术】
[0002]高通量方法是指在相关仪器、设备、方法的支撑下，在同一时间检测数以千万的样品，并以得到的相应数据库支持运转的技术体系，它具有微量、快速、灵敏和准确等特点，是一种快速筛选、检测、收集材料信息的方法，它曾广泛应用于药物的筛选以及人类基因组计划之中。当前，由于人们对材料研发速度的要求越来越高，企业和科研院所均想通过技术、方法的引入大规模提高材料的研发速度，让材料的研发进入到工厂式的大规模生产的高速研发轨道，在这一背景下，高通量方法已经全面进入到材料领域。
[0003]目前，如何实现对各种材料的高通量表征及筛选成为越来越多的科研人员所要面对和解决的问题。由于不同材料体系的状态(固、液、气)、制备方法、检测表征方法等均有不同，因此材料的高通量研究需要针对某一特定的材料体系或某一类材料来进行研究(Solid-State High-Throughput Screening for Color Tuning of ElectrochromicPolymers一Adv.Mater.2013, 25, 6256 - 6260)。这些研究既可能涉及到方法、也可能是设备的改进(公布号为“CN103619462A”的中国发明专利“用于供应反应物液体的设备”)。然而由于材料的种类、制备方法、工艺与设备越来越庞杂，这必然导致材料的高通量研究成为另一个独立的“基因组计划”。
[0004]电致变色(Electrochromism, EC)是指在外界电场的作用下,材料发生氧化或者还原导致其对光的透射或反射产生可逆的变化，在外观上则表现为颜色及透明度的可逆变化的现象。电致变色器件在现实生活中有良好的应用前景，已经被广泛应用于电致变色节能灵巧窗、汽车后视防眩镜、电致变色显示器、电致变色存储器、具有变色功能的太阳眼镜等产品中。目前，电沉积电致变色器件采用一个配方制备一个独立器件来进行沉积实验，以对材料和配方进行筛选。但是，该方法操作复杂，实验周期长，筛选效率低，人力和财力成本均较高。
【发明内容】
[0005]本发明针对【背景技术】存在的缺陷，提出了一种高通量筛选电致变色材料的电致变色器件及其制备方法，该电致变色器件能同时实现对多种电致变色材料及配方的筛选，实现了电致变色材料的高通量筛选，加快了研发速度，降低了成本。
[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]一种高通量筛选电致变色材料的电致变色器件，包括基板和设置在基板上的mXn矩阵排列的电致变色器件单元，所述电致变色器件单元从下往上依次为设置在基板上的工作电极、二氧化钛层、电解液层和对电极，所述一行或一列的工作电极与同一印刷电极连接并作为工作电极引出，所述印刷电极的个数为m或η个。
[0008]进一步地，当一行的工作电极与同一印刷电极连接并引出时，印刷电极的个数为m个；当一列的工作电极与同一印刷电极连接并引出时，印刷电极的个数为η个。
[0009]进一步地,所述对电极为mXη个透明导电层。
[0010]进一步地，所述电解液为铜盐溶液、银盐溶液和季铵盐溶液的混合液。
[0011]进一步地，所述印刷电极为导电浆料固化得到。
[0012]一种高通量筛选电致变色材料的电致变色器件的制备方法，包括以下步骤:
[0013]步骤1:在透明导电衬底上刻蚀形成mXn矩阵排列的导电层，每一条刻蚀带宽度相同且绝缘,刻蚀完成后,清洗并烘干；
[0014]步骤2:在步骤I刻蚀得到的每一个导电层上喷涂纳米T12分散液，烧结，得到厚度为500?1200nm的T12层；
[0015]步骤3:在步骤2处理后得到的透明导电衬底的一行或一列的刻蚀带上制备印刷电极，所述印刷电极与对应一行或一列的每一导电层连接，所述印刷电极的个数为m或η个；
[0016]步骤4:在步骤3处理后的每一导电层的四周设置塑料隔板，然后向每个导电层区域滴加铜盐溶液、银盐溶液和季铵盐溶液；
[0017]步骤5:将mXn个对电极分别放置于步骤4处理后的每一导电层的上方，并通过导电铜箔引出；
[0018]步骤6:在每个导电层对应的印刷电极和对电极上引出的铜箔上加电压，观察m X η个电致变色器件的变色效果，从而实现对电致变色材料及配方的高通量筛选。
[0019]优选地,上述步骤中所述的m和η满足关系:m = η。
[0020]进一步地，步骤3中制备印刷电极时:当一行的工作电极与同一印刷电极连接并引出时，印刷电极的个数为m个；当一列的工作电极与同一印刷电极连接并引出时，印刷电极的个数为η个。
[0021]其中，步骤I中所述的透明导电衬底可以为导电玻璃，例如FTO导电玻璃(掺氟的SnO2透明导电玻璃，SnO2: F)、IZO导电玻璃(掺锌的In2O3透明导电玻璃，In203:Zn)、AZO导电玻璃(掺铝的氧化锌透明导电玻璃，ZnO: Al)、GZO导电玻璃(掺镓的氧化锌透明导电玻璃，ZnO: Ga)、SZO导电玻璃(掺硅的氧化锌透明导电玻璃，ZnO: Si)、BZO导电玻璃(掺硼的氧化锌透明导电玻璃，ZnO: B)、FZO导电玻璃(掺氟的氧化锌透明导电玻璃，ZnO: F)、ATO导电玻璃(掺锑的SnO2透明导电玻璃，SnO2: Sb)、In2O3: Nb (掺铌的In2O3透明导电玻璃)、ZnO: Sc (掺钪的氧化锌透明导电玻璃)、SnO2: Ta (掺铊的SnO2透明导电玻璃)，SnO2: W (掺钨的SnO2透明导电玻璃)等，也可以为涂有透明导电层的柔性衬底，例如ΙΤ0/ΡΕΤ(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、AZ0/PET、AZ0/PC(聚碳酸酯)、AZ0/PES(聚醚砜)、AZ0/PVDF(聚偏二氟乙烯)、ΑΖ0/ΤΡΤ(聚氟乙烯复合膜)、GZO/PET、GZO/PC、GZ0/PEN(聚萘二甲酸乙二酯)、IZO/PET、IZO/PC、FTO/PET、AT0/PES 等。
[0022]进一步地，所述步骤2的具体过程为:配制浓度为0.001?0.lg/mL、颗粒大小为5?500nm的纳米T12颗粒分散液，采用超声喷涂方法在步骤I刻蚀得到的每一个导电层上喷涂纳米T12颗粒分散液，喷涂完成后在500°C下烧结30min，得到厚度为500?1200nm的T12层。
[0023]其中，步骤3中所述的印刷电极的厚度与步骤I中所述的刻蚀深度相等。
[0024]其中，步骤3中所述的印刷电极采用丝网印刷的方法在一行或一列的刻蚀带上刷涂导电浆料并烧结固化得到。
[0025]其中，步骤4中采用超声滴加的方法滴加铜盐溶液、银盐溶液和季铵盐溶液，所述铜盐溶液的浓度为0.lmol/L，所述银盐溶液的浓度为0.5mol/L，所述季铵盐溶液的浓度为2mol/L，所述铜盐和银盐溶液的滴加量分别为0.001?0.15mL，所述季铵盐的滴加量为0.005?0.25mL，三种溶液的滴加总量为0.035mL?0.3mL。
[0026]步骤4中所述的铜盐溶液、银盐溶液和季铵盐溶液的溶剂为甲酰胺、二甲基亚砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAC)、六甲基磷酰胺中的任意一种。所述季铵盐为溴化十六烷基三甲铵、四丁基溴化铵、溴化四甲铵、溴化四乙铵、溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵中的任意一种。所述铜盐为硝酸铜、氯化铜、硫酸铜中的任意一种。
[0027]步骤4中所述的塑料隔板为聚四氟乙烯、聚氯乙烯(PVC)塑料板、聚丙烯(PP)塑料板、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)塑料板、聚碳酸酯(PC)塑料板、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料板、聚偏二氟乙烯(PVDF)塑料板等。
[0028]本发明的有益效果为:本发明提供的电致变色器件可以同时实现多个电致变色器件单元的变色，可对电致变色材料或配方进行高通量筛选，加快研发速度，节省成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为实施例1在透明导电衬底上刻蚀得到的导电层；
[0030]图2为实施例1中对透明导电衬底上导电层进行超声喷涂；
[0031]图3为实施例1中烧结后的透明导电衬底；
[0032]图4为实施例1中涂有印刷电极的透明导电衬底；
[0033]图5(a)为实施例1黏有塑料隔板的透明导电衬底；图5 (b)为实施例1中挖有通孔的塑料隔板；
[0034]图6为实施例1对通孔区域超声滴加电解质溶液
[0035]图7(a)为实施例1封装得到的器件；图7(b)为实施例1黏有导电铜箔的对电极的正面；图7(c)为黏有导电铜箔的对电极的背面；
[0036]图8 (a)为实施例1刻蚀后的透明导电衬底的侧视图；图8 (b)为实施例1涂有印刷电极的透明导电衬底沿印刷电极方向的侧视图；图8((:)为实施例1涂有印刷电极透明导电衬底的左侧视图；图8((1)为实施例1黏有塑料隔板的透明导电衬底沿印刷电极方向的侧视图；图8(e)为实施例1黏有塑料隔板的透明导电衬底的左侧视图；图8(f)为实施例1封装得到器件沿印刷电极方向的侧视图；图8(g)为实施例1封装得到的器件的左侧视图。
[0037]图9为实施例2在透明导电衬底上刻蚀得到的导电层；
[0038]图10为实施例2中对透明导电衬底上导电层进行超声喷涂；
[0039]图11为实施例2中烧结后的透明导电衬底；
[0040]图12为实施例2中涂有印刷电极的透明导电衬底；
[0041]图13(a)为实施例2黏有塑料隔板的透明导电衬底；图13(b)为实施例2中挖有通孔的塑料隔板；
[0042]图14为实施例2对通孔区域超声滴加电解质溶液
[0043]图15(a)为实施例2封装得到的器件；图15(b)为实施例2黏有导电铜箔的对电极的正面；图15(c)为黏有导电铜箔的对电极的背面；
[0044]图16 (a)为实施例2刻蚀后的透明导电衬底的侧视图；图16 (b)为实施例2涂有印刷电极的透明导电衬底沿印刷电极方向的侧视图；图16(c)为实施例2涂有印刷电极透明导电衬底的左侧视图；图16(d)为实施例2黏有塑料隔板的透明导电衬底沿印刷电极方向的侧视图；图16(e)为实施例2黏有塑料隔板的透明导电衬底的左侧视图；图16(f)为实施例2封装得到器件沿印刷电极方向的侧视图；图16(g)为实施例2封装得到的器件的左侧视图。
【具体实施方式】
[0045]下面结合实施例和附图对本发明做进一步地介绍:
[0046]—种高通量筛选电致变色材料的电致变色器件，包括工作电极、二氧化钛层、电解液层、对电极，其特征在于，所述工作电极为设置在衬底上的、mXn矩阵排列的透明导电层，所述每个透明导电层上依次设置有二氧化钛层和电解液层，所述一行或一列的透明导电层分别与同一印刷电极连接，所述对电极为mXn个透明导电层，所述mXn个对电极分别覆盖在每个带二氧化钛层和电解液层的透明导电层的上方，工作电极通过印刷电极引出，对电极通过黏在每个对电极导电层上的铜箔引出，所述印刷电极的个数为m或η个。
[0047]进一步地，当一行的工作电极与同一印刷电极连接并引出时，印刷电极的个数为m个；当一列的工作电极与同一印刷电极连接并引出时，印刷电极的个数为η个。
[0048]进一步地，所述印刷电极为导电浆料固化得到。
[0049]一种高通量筛选电致变色材料的电致变色器件的制备方法，包括以下步骤:
[0050]步骤1:在透明导电衬底上刻蚀形成ηΧη矩阵排列的导电层，每一条刻蚀带宽度相等且绝缘，刻蚀完成后，分别用去离子水和无水乙醇清洗5?7次，然后在烘箱中70?150°C下烘干；
[0051]步骤2:配制浓度为0.001?0.lg/mL、颗粒大小为5?500nm的纳米T12颗粒分散液，然后采用超声喷涂方法在步骤I刻蚀得到的每一个导电层上喷涂纳米T12颗粒分散液，喷涂完成后在500°C下烧结30min，得到厚度为500?1200nm的T12层；
[0052]步骤3:在每一行或每一列的透明导电层上分别放置I块塑料隔板，所述塑料隔板在每个导电层对应的上方位置开面积小于导电层的方形孔，然后分别采用去离子水和乙醇清洗3?5次，并在烘箱中60?100°C烘干备用；
[0053]步骤4:选取ηΧη个面积大于步骤3中所开方形孔的透明导电衬底，采用去离子水和乙醇超声清洗3?5次，并在烘箱中70?100°C烘干，取出后在透明导电衬底的导电层一面黏上导电铜箔作为电极引出；
[0054]步骤5:将步骤2处理后得到的透明导电衬底的一行或者一列刻蚀带上采用丝网印刷机刷涂导电浆料并烧结固化作为印刷电极，所述印刷电极与对应一行或一列的每一个导电层连接，所述印刷电极的个数为η个，所述印刷电极的厚度与步骤I中的刻蚀深度相等;
[0055]步骤6:将步骤3处理好的塑料隔板黏合在步骤5处理好的透明导电衬底上，其中步骤3中所述的方形孔放置于透明导电衬底上刻蚀的导电层上方；
[0056]步骤7:分别配制20mL 0.lmol/L的铜盐溶液、20mL 0.5mol/L的银盐溶液、20mL2mol/L的季铵盐溶液，采用超声滴加的方法在步骤6处理得到的每一导电层区域表面滴加上述配制的铜盐溶液、银盐溶液和季铵盐溶液，其中铜盐溶液和银盐溶液的滴加量分别为0.0OlmL?0.15mL，季铵盐溶液的滴加量为0.005mL?0.25mL，滴加的上述三种溶液的总体积为0.035mL?0.3mL,然后将步骤4处理好的透明导电衬底黏合在隔板上的ηΧη个方形孔的上方；
[0057]步骤8:在每个导电层对应的印刷电极和对电极上引出的铜箔上加上电压，观察η X η个电致变色器件的变色效果，从而实现对电致变色材料及配方的高通量筛选。
[0058]本发明所述的高通量筛选电致变色材料的电致变色器件可实现对电致变色材料和配方的筛选，主要是通过控制超声滴加的溶液的种类和体积，从而实现对材料和浓度的筛选。所述电致变色器件可利用多通路电源同时对其中的各电致变色器件单元施加电压。
[0059]实施例1
[0060]一种高通量筛选电致变色材料的电致变色器件的制备方法，包括以下步骤:
[0061]步骤一:将大小为1cmX 1cm的FTO导电玻璃按图1所示刻蚀成2X2方阵的导电层，每一条刻蚀带的宽度均为5mm，并保证刻蚀带绝缘，分别利用去离子水、无水乙醇分别清洗5次，并在80°C下烘干；
[0062]步骤二:分别称取0.1g颗粒大小为20nm的二氧化钛、0.6mL松油醇、0.03g乙基纤维素、0.0lg月桂酸、30mL无水乙醇加入球磨罐中球磨50min后，得到20mL浓度为0.005g/mL的纳米T12颗粒分散液，按图2所示采用超声喷涂法在步骤一所述每一导电层上喷涂纳米T12颗粒分散液，喷涂结束后将该FTO导电玻璃在500°C下烧结30min，得到厚度为600nm的T12层；
[0063]步骤三:将2块大小为9cmX2.5cm、厚度为0.5mm的聚四氟乙烯隔板按图5 (b)所示挖出通孔，通孔大小为2cmX 2cm，再将处理好的隔板分别利用去离子水、无水乙醇清洗3次后放入烘箱中，在80°C下烘干，备用；
[0064]步骤四:选取4块大小为2.5cmX2.8cm的FTO导电玻璃，分别浸泡在去离子水和无水乙醇中，利用超声清洗机清洗3次，在80°C下烘干，取出后按图7(b)和(c)所示，在其导电层黏上宽度为3mm的导电铜箔；
[0065]步骤五:采用丝网印刷机按照图4所示在步骤二处理后的FTO导电玻璃两列刻蚀带刷上导电银浆并在200°C固化，所述印刷电极与对应一列的每一导电层连接，印刷电极的宽度为3mm，厚度与步骤一中刻蚀的深度相同；
[0066]步骤六:将步骤三得到的聚四氟乙烯隔板按图5(a)所示分别黏合在步骤五处理后的FTO导电玻璃的导电层之上，隔板上所开通孔位于导电层的上方；
[0067]步骤七:分别称取260mg氯化铜、1.7g硝酸银、12.896g四丁基溴化铵，分别溶解在20mL DMSO溶液中，配制成溶液；
[0068]步骤八:在步骤六得到的FTO导电玻璃上隔板的通孔边缘黏上双面胶，利用超声滴加分别向每个通孔中注入步骤七中配制好的三种溶液，银盐溶液和铜盐溶液注入的量分别为0.005mL，季铵盐溶液的注入量为0.lmL，然后盖上步骤四得到的FTO导电玻璃，导电层向下并压实，并通过导电铜箔引出，再依次对其它的通孔采取上述相同的操作，完成之后在每个导电层部分对应的印刷电极和导电铜箔上加上合适的电压，观察其电致变色的效果以进行材料和配方的筛选。
[0069]本实施例制备得到的器件能很好的实现对电沉积电致变色材料的高通量筛选，一次可以实现4个不同配方的筛选。并且实验完成之后，对相关部件进行拆除清洗之后，还可重复利用。
[0070]实施例2
[0071]一种高通量筛选电致变色材料的电致变色器件的制备方法，包括以下步骤:
[0072]步骤一:将大小为1cmX 1cm的FTO导电玻璃按图9所示刻蚀成4X4方阵排列的导电层，每一条刻蚀带的宽度均为5mm，并保证刻蚀带绝缘，分别利用去离子水、无水乙醇分别清洗5次，并在80°C下烘干；
[0073]步骤二:分别称取0.1g颗粒大小为20nm的二氧化钛、0.6mL松油醇、0.03g乙基纤维素、0.0lg月桂酸、30mL无水乙醇加入球磨罐中球磨50min,得到20mL浓度为0.005g/mL的纳米T12颗粒分散液，并按图10所示利用超声喷涂的方法在步骤一所述每一导电层上喷涂纳米T12颗粒分散液，喷涂结束后在500°C下烧结30min，得到厚度为800nm的T12层；
[0074]步骤三:将4块大小为9cmX 1.5cm，厚度为0.5mm聚四氟乙烯隔板按图13(b)所示挖出通孔，通孔大小为1.2cmXl.2cm，再将处理好的隔板分别利用去离子水、无水乙醇清洗3次，并在80°C下烘干，备用；
[0075]步骤四:选取16块大小为1.5cmXl.8cm的FTO导电玻璃，分别浸泡在去离子水和无水乙醇中，超声清洗3次，在80°C下烘干，取出后按照图15(b)和(c)所示，在其导电层黏上宽度为3mm的导电铜箔；
[0076]步骤五:采用丝网印刷机按照图12所示在步骤二处理后的FTO导电玻璃四列刻蚀带刷上导电银浆并在200°C固化，所述印刷电极与对应一列的每一导电层连接，印刷电极的宽度为3mm，厚度与步骤一中刻蚀的深度一致；
[0077]步骤六:将步骤三中得到的聚四氟乙烯隔板按图13(a)所示分别黏合在步骤五处理后的FTO导电玻璃的导电层之上，隔板上所开通孔位于导电层的上方；
[0078]步骤七:分别称取260mg氯化铜、1.7g硝酸银、12.896g四丁基溴化铵，分别溶解在20mL的DMSO溶液中，配制成溶液；
[0079]步骤八:在步骤六得到的FTO导电玻璃上隔板的通孔边缘黏上双面胶，采用超声滴加的方法分别向每个通孔中注入步骤七中配制的三种溶液，银盐溶液和铜盐溶液注入的量分别为0.lmL，季铵盐溶液的注入量为0.25mL，然后盖上步骤四得到的FTO导电玻璃，导电层向下并压实，并通过导电铜箔引出，再依次对其它的通孔采取上述相同的操作，完成之后在每个导电层部分对应的印刷电极和导电铜箔上加上合适的电压，观察其电致变色的效果以进行材料的筛选。
[0080]本实施例制备得到的器件能很好的完成对电沉积电致变色材料的高通量筛选，一次可同时实现16个不同配方的筛选，并且实验完成之后，对相关部件进行拆除清洗之后，还可以重复利用。
[0081]实施例3
[0082]一种高通量筛选电致变色材料的电致变色器件的制备方法，包括以下步骤:
[0083]步骤一:将大小为1cmX 1cm的FTO导电玻璃刻蚀成6X6的方阵，每一条刻蚀带的宽度均为5mm，并保证刻蚀带部分绝缘，分别利用去离子水、无水乙醇分别清洗5次后放入烘箱中，在80°C下烘干；
[0084]步骤二:分别称取0.1g的颗粒大小为20nm的二氧化钛、0.6mL松油醇、0.03g乙基纤维素、0.0lg月桂酸、30mL无水乙醇加入球磨罐中球磨50min后，得到20mL浓度为0.005g/mL的纳米T12颗粒分散液，然后采用超声喷涂法在步骤一所述每一导电层上喷涂纳米T12颗粒分散液，喷涂结束后在500°C下烧结30min，得到厚度为800nm的T12层；
[0085]步骤三:将6块大小为9cmXlcm，厚度为0.5mm的聚四氟乙烯隔板按照实施例1规律挖出通孔，通孔大小为0.7cmX0.7cm，再将处理好的隔板分别利用去离子水、无水乙醇清洗3次后放入烘箱中，在80°C下烘干，备用；
[0086]步骤四:选取36块大小为IcmX 1.3cm的FTO导电玻璃，分别浸泡在去离子水和无水乙醇中，利用超声清洗机清洗3次，在80°C下烘干，取出后在其导电层黏上宽度为3mm的导电铜箔；
[0087]步骤五:采用丝网印刷机在步骤二处理后的FTO导电玻璃六列刻蚀带刷上导电银浆并在200°C固化，所述印刷电极与对应一列的每一导电层连接，印刷电极的宽度为3mm，厚度与步骤一中刻蚀的深度相同；
[0088]步骤六:将步骤三得到的聚四氟乙烯隔板分别黏合在步骤五处理后的FTO导电玻璃的导电层之上，隔板上所开通孔位于导电层的上方；
[0089]步骤七:分别称取260mg氯化铜、1.7g的硝酸银、12.896g四丁基溴化铵，分别溶解在20mL DMSO溶液中，配制成溶液。
[0090]步骤八:在步骤六得到的FTO导电玻璃上隔板的通孔边缘黏上双面胶，利用超声滴加分别向每个通孔中注入步骤七中配制好的三种溶液，银盐溶液和铜盐溶液注入的量分别为0.05mL，季铵盐溶液的注入量为0.1，然后盖上步骤四得到的FTO导电玻璃，导电层向下并压实，并通过导电铜箔引出，再依次对其它的通孔采取上述相同的操作，完成之后在每个导电层部分对应的印刷电极和导电铜箔上加上合适的电压，观察其电致变色的效果以进行材料和配方的筛选。
[0091]本实施例制备得到的器件能很好的完成对电沉积电致变色材料的高通量筛选作，一次可以实现36个不同配方的筛选。并且实验完成之后，对相关部件进行拆除清洗之后，还可以重复利用。
[0092]实施例4
[0093]一种高通量筛选电致变色材料的电致变色器件的制备方法，包括以下步骤:
[0094]步骤一:将大小为1cmXlOcm的AZO导电玻璃刻蚀成4X4的方阵排列的导电层，每一条刻蚀带的宽度均为5mm，并保证刻蚀带绝缘，分别利用去离子水、无水乙醇分别清洗5次，并在80°C下烘干；
[0095]步骤二:分别称取0.1g的颗粒大小为20nm的二氧化钛、0.6mL松油醇、0.03g乙基纤维素、0.0lg月桂酸、30mL无水乙醇加入球磨罐中球磨50min后，得到20mL浓度为0.005g/mL的纳米T12颗粒分散液,采用超声喷涂法在步骤一中所述每一导电层上喷涂纳米T12颗粒分散液，喷涂结束后在500°C下烧结30min，得到厚度为100nm的T12层；
[0096]步骤三:将4块大小为9cmXl.5cm，厚度为0.5mm聚四氟乙烯隔板按照实施例1规律挖出通孔，通孔大小为1.2cmXl.2cm，再将处理好的隔板分别利用去离子水、无水乙醇清洗3次，在80°C下烘干，备用；
[0097]步骤四:选取16块大小为1.5cmXl.8cm的AZO导电玻璃，分别浸泡在去离子水和无水乙醇中，利用超声清洗机清洗3次，在80°C下烘干，取出后在其导电层黏上宽度为3mm的导电铜箔；
[0098]步骤五:采用丝网印刷机在步骤二处理后的AZO导电玻璃四行刻蚀带刷上导电银浆并在200°C固化，所述印刷电极与对应一行的每一导电层连接，印刷电极的宽度为3mm，厚度与步骤一刻蚀的深度相同；
[0099]步骤六:将步骤三得到的聚四氟乙烯隔板分别黏合在步骤五处理后的AZO导电玻璃的导电层之上，隔板上所开通孔位于导电层的上方；
[0100]步骤七:分别称取260mg氯化铜、1.7g的硝酸银、12.896g四丁基溴化铵，分别溶解在20mL的DMSO溶液中，配制成溶液。
[0101]步骤八:在步骤六中得到的AZO导电玻璃上隔板的通孔边缘黏上双面胶，利用超声滴加分别向每个通孔中注入步骤七中配制好的三种溶液，银盐溶液和铜盐溶液注入的量分别为0.12mL，季铵盐溶液的注入量为0.2mL，然后盖上步骤四得到的AZO导电玻璃，导电层向下并压实，并通过导电铜箔引出，再依次对其它的通孔采取上述相同的操作，完成之后在每个导电层部分对应的印刷电极和导电铜箔上加上合适的电压，观察其电致变色的效果以进行材料和配方的筛选。
[0102]本实施例制备得到的器件能很好的完成对电沉积电致变色材料的高通量筛选的工作，一次可以实现16个不同配方的筛选。并且实验完成之后，对相关部件进行拆除清洗之后，还可以重复利用。
[0103]实施例5
[0104]一种高通量筛选电致变色材料的电致变色器件的制备方法，包括以下步骤:
[0105]步骤一:将大小为1cmXlOcm的FTO导电玻璃刻蚀成4X4方阵排列的导电层，每一条刻蚀带的宽度均为5mm，并保证刻蚀带绝缘，分别利用去离子水、无水乙醇分别清洗5次，并在80°C下烘干；
[0106]步骤二:分别称取0.1g的颗粒大小为20nm的二氧化钛、0.6mL松油醇、0.03g乙基纤维素、0.0lg月桂酸、30mL无水乙醇加入球磨罐中球磨50min后，得到20mL浓度为0.005g/mL的纳米T12颗粒分散液,采用超声喷涂法在步骤一所述每一导电层上喷涂纳米T12颗粒分散液，喷涂结束后在500°C下烧结30min，得到厚度为1200nm的T12层；
[0107]步骤三:将4块大小为9cmXl.5cm，厚度为0.5mm聚四氟乙烯隔板按照实施例1规律挖出通孔，通孔大小为1.2cmXl.2cm，再将处理好的隔板分别利用去离子水、无水乙醇清洗3次后放入烘箱中，在80°C下烘干，备用；
[0108]步骤四:选取16块大小为1.5cmXl.8cm的FTO导电玻璃，分别浸泡在去离子水和无水乙醇中，利用超声清洗机清洗3次，在80°C下烘干，取出后在其导电层黏上宽度为3mm的导电铜箔；
[0109]步骤五:采用丝网印刷机在步骤二处理后的FTO导电玻璃四列刻蚀带刷上导电银浆并在200°C固化，所述印刷电极与对应一列的每一导电层连接，印刷电极的宽度为3mm，厚度与步骤一中刻蚀的深度相同；
[0110]步骤六:将步骤三得到的聚四氟乙烯隔板分别黏合在步骤五处理后的FTO导电玻璃的导电层之上，隔板上所开通孔位于导电层的上方；
[0111]步骤七:分别称取260mg氯化铜、1.7g硝酸银、12.896g四丁基溴化铵，分别溶解在20mL的DMF溶液中，配制成溶液；
[0112]步骤八:在步骤六得到的FTO导电玻璃上隔板的通孔边缘黏上双面胶，利用超声滴加分别向每个通孔中注入步骤七中配制好的三种溶液，银盐溶液和铜盐溶液注入的量分别为0.08mL，季铵盐溶液的注入量为0.lmL，然后盖上步骤四得到的FTO导电玻璃，导电层向下并压实，并通过导电铜箔引出，再依次对其它的通孔采取上述相同的操作，完成之后在每个导电层部分对应的印刷电极和导电铜箔上加上合适的电压，观察其电致变色的效果以进行材料和配方的筛选。
[0113]本实施例制备得到的器件能很好的实现对电沉积电致变色材料的高通量筛选的工作，一次可实现16个不同配方的筛选。并且实验完成之后，对相关部件进行拆除清洗之后，还可以重复利用。
【权利要求】
1.一种高通量筛选电致变色材料的电致变色器件，包括基板和设置在基板上的HiXn矩阵排列的电致变色器件单元，所述电致变色器件单元从下往上依次为设置在基板上的工作电极、二氧化钛层、电解液层和对电极，所述一行或一列的工作电极与同一印刷电极连接并作为工作电极弓I出，所述印刷电极的个数为m或η个。
2.根据权利要求1所述的高通量筛选电致变色材料的电致变色器件，其特征在于，所述对电极为mXn个透明导电层。
3.根据权利要求1所述的高通量筛选电致变色材料的电致变色器件，其特征在于，所述电解液为铜盐溶液、银盐溶液和季铵盐溶液的混合液。
4.根据权利要求1所述的高通量筛选电致变色材料的电致变色器件，其特征在于，所述印刷电极为导电浆料固化得到。
5.一种高通量筛选电致变色材料的电致变色器件的制备方法，包括以下步骤: 步骤1:在透明导电衬底上刻蚀形成mXn矩阵排列的导电层，每一条刻蚀带宽度相同且绝缘,刻蚀完成后,清洗并烘干； 步骤2:在步骤I刻蚀得到的每一个导电层上喷涂纳米T12分散液，烧结，得到厚度为500 ?1200nm 的 T12 层； 步骤3:在步骤2处理后得到的透明导电衬底的一行或一列的刻蚀带上制备印刷电极，所述印刷电极与对应一行或一列的每一导电层连接，所述印刷电极的个数为m或η个； 步骤4:在步骤3处理后的每一导电层的四周设置塑料隔板，然后向每个导电层区域滴加铜盐溶液、银盐溶液和季铵盐溶液； 步骤5:将mXn个对电极分别放置于步骤4处理后的每一导电层的上方，并通过导电铜猜引出； 步骤6:在每个导电层对应的印刷电极和对电极上引出的铜箔上加电压，观察mXn个电致变色器件的变色效果，从而实现对电致变色材料及配方的高通量筛选。
6.根据权利要求5所述的高通量筛选电致变色材料的电致变色器件的制备方法，其特征在于，所述的m和η满足关系:m = η。
7.根据权利要求5所述的高通量筛选电致变色材料的电致变色器件的制备方法，其特征在于，步骤I中所述的透明导电衬底为FTO导电玻璃、IZO导电玻璃、AZO导电玻璃、GZO导电玻璃、SZO导电玻璃、BZO导电玻璃、FZO导电玻璃、ATO导电玻璃、掺铌的In2O3透明导电玻璃、掺钪的氧化锌透明导电玻璃、掺铊的SnO2透明导电玻璃、掺钨的SnO2透明导电玻璃。
8.根据权利要求5所述的高通量筛选电致变色材料的电致变色器件的制备方法，其特征在于，步骤I中所述的透明导电衬底为ΙΤΟ/ΡΕΤ、ΑΖ0/ΡΕΤ、AZO/PC、AZO/PES、AZ0/PVDF、ΑΖ0/ΤΡΤ、GZO/PET、GZO/PC、GZ0/PEN、ΙΖ0/ΡΕΤ、IZO/PC、FTO/PET、AT0/PES。
9.根据权利要求5所述的高通量筛选电致变色材料的电致变色器件的制备方法，其特征在于，步骤4中采用超声滴加的方法滴加铜盐溶液、银盐溶液和季铵盐溶液，所述铜盐溶液的浓度为0.lmol/L，所述银盐溶液的浓度为0.5mol/L，所述季铵盐溶液的浓度为2mol/L，所述铜盐和银盐溶液的滴加量分别为0.001?0.15mL，所述季铵盐的滴加量为0.005?0.25mL，三种溶液的滴加总量为0.035mL?0.3mL。
10.根据权利要求5所述的高通量筛选电致变色材料的电致变色器件的制备方法，其特征在于，步骤4中所述的铜盐溶液、银盐溶液和季铵盐溶液的溶剂为甲酰胺、二甲基亚砜 (DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAC)、六甲基磷酰胺中的任意一种。
【文档编号】G02F1/155GK104317129SQ201410589550
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】向勇, 吴刚, 叶涛, 胡琮瑾, 吴露 申请人:电子科技大学