一种高性能智能热辐射调控器件的制备方法

本发明涉及一种热辐射调控器件的制备方法。

背景技术：

1、随着热管理和信息安全需求的增加，人类社会对高性能热辐射调节器件的需求越来越大，特别是对灵活、可加工性好、响应速度快、循环寿命长的器件的需求。聚苯胺具有单体成本低、合成方便、化学稳定性好、多种氧化还原态等优点，是热辐射调控领域研究较多的导电聚合物。而常规聚苯胺易发生严重的团聚，其形貌较差，电化学性能较低。此外，在聚苯胺主链阴离子的反复掺杂/脱掺杂过程中，聚合物结构开裂导致红外调制性能差，循环稳定性差。

2、为了提高聚苯胺的稳定性和耐久性，人们已经做了很多努力，如掺杂、结构工程、加入碳基材料或无机材料等。在本课题组之前的工作中，以v2o5为氧化剂，通过原位聚合法制备了聚苯胺薄膜，并首次将其作为红外发射率可调性能达到0.42的器件(zichen ren,gaoping xu,bo wang,shanshan s ong,tingting hao,dongqi liu,yike zhang,jiupengzhao*,leipeng zhang*,yao li*.polyaniline-based infrared dynamic patternedencoder withmultiple thermal radiation characteristics[j].acsappl.mater.interfaces,2023,15,14740-14747)。同时，该基于pani的器件具有快速的响应速度(6.52s/10.94s)，优异的循环稳定性，可达到500次循环。然而，由于v2o5的制备策略采用了电子束蒸发技术，导致其晶格间距相对较低，为甚至小于pani大分子的实际横向尺寸这导致原位聚合发生在v2o5表面而不是v2o5层之间，因此难以形成复合材料的协同效应，限制了其光学和电化学性能的进一步提高。

技术实现思路

1、本发明的目的是要解决聚苯胺在长期的循环使用中，由于主链阴离子的反复掺杂/脱掺杂导致循环稳定差和热辐射调控性能差的问题，而提供一种高性能智能热辐射调控器件的制备方法。

2、一种高性能智能热辐射调控器件的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

3、一、制备镀金/尼龙66基底：

4、在真空条件下，在尼龙66基底上热蒸镀金颗粒，得到镀金/尼龙66基底；

5、二、制备v2o5薄膜：

6、采用刮涂法、旋涂法、浸涂法、喷涂法或刷涂法将v2o5溶胶涂覆到镀金/尼龙66基底上，在烘箱中干燥，得到v2o5薄膜/镀金/尼龙66基底；

7、三、配制聚合溶液：

8、将聚合物溶解于蒸馏水中，然后调节ph，再搅拌一段时间，得到聚合溶液；

9、四、原位氧化制备聚合物薄膜：

10、将v2o5薄膜/镀金/尼龙66基底浸入到步骤三中所述的聚合溶液中，再在室温下反应一段时间，得到聚合物薄膜；

11、五、制备电解质薄膜：

12、①、将高氯酸锂溶于1,2-丙二醇碳酸酯中，得到pc-liclo4电解质溶液；

13、②、将pvdf-hfp薄膜浸入到步骤五①中所述的pc-liclo4电解质溶液中，反应一段时间，得到吸附pc-liclo4的电解质薄膜；

14、六、制备热辐射调控器件：

15、将pe膜、聚合物薄膜、吸附pc-liclo4的电解质薄膜和pet膜按照pe膜/聚合物薄膜/吸附pc-liclo4的电解质薄膜/聚苯胺薄膜/pet膜的顺序进行热压封装，得到高性能智能热辐射调控器件。

16、本发明的原理：

17、本发明为了实现制备具有高性能聚苯胺薄膜的目标，在本发明中，利用v2o5的高氧化电位特性，基于v2o5薄膜作为氧化剂来驱动聚苯胺薄膜的原位聚合，同时由于v2o5的层状结构，聚苯胺嵌入其中作为结构支柱，可以提高整体结构的稳定性，同时插层间隙有利于锂离子的快速传输，基于该聚苯胺薄膜组装的器件表现出良好的稳定性、快速的响应速度以及优异的热辐射调控性能。

18、本发明的优点：

19、一、本发明利用v2o5的高氧化电位以及层状结构特性，使得苯胺单体可以嵌入其层间进行原位聚合反应，同时聚苯胺嵌入其中作为结构支柱，可以提高整体结构的稳定性，同时插层间隙有利于锂离子的快速传输；

20、二、本发明制备的聚苯胺薄膜不需要额外使用粘结剂，且工艺简便，有利于聚苯胺薄膜的商业化大规模生产；

21、三、本发明采用的基底材料广泛，不仅局限于镀金多孔膜，在ito、fto等导电基底上同样可得到调节幅度极好的聚苯胺薄膜；

22、四、本发明适用于多种导电聚合物薄膜的制备，不仅局限于聚苯胺薄膜，还适用于制备聚噻吩和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)薄膜。

23、本发明可获得一种高性能智能热辐射调控薄膜。

技术特征：

1.一种高性能智能热辐射调控器件的制备方法，其特征在于所述制备方法具体是按以下步骤完成的：

2.根据权利要求1所述的一种高性能智能热辐射调控器件的制备方法，其特征在于步骤一中所述的镀金/尼龙66基底上金膜的厚度为200nm～350nm。

3.根据权利要求1所述的一种高性能智能热辐射调控器件的制备方法，其特征在于步骤二中所述的v2o5溶胶的制备方法具体是按以下步骤完成的：

4.根据权利要求1所述的一种高性能智能热辐射调控器件的制备方法，其特征在于步骤二中所述的v2o5薄膜/镀金/尼龙66基底上v2o5薄膜的厚度为800～900nm。

5.根据权利要求1所述的一种高性能智能热辐射调控器件的制备方法，其特征在于步骤三中所述的聚合溶液中聚合物的浓度为0.07mol/l～0.09mol/l；所述的聚合物为苯胺、噻吩或3,4-乙烯二氧噻吩。

6.根据权利要求1所述的一种高性能智能热辐射调控器件的制备方法，其特征在于步骤三中将聚合物溶解于蒸馏水中，然后调节ph至2～3。

7.根据权利要求1所述的一种高性能智能热辐射调控器件的制备方法，其特征在于步骤三中所述的搅拌的速度为700r/min～800r/min，搅拌的时间为30min～60min。

8.根据权利要求1所述的一种高性能智能热辐射调控器件的制备方法，其特征在于步骤四中在室温反应的时间为23h～25h。

9.根据权利要求1所述的一种高性能智能热辐射调控器件的制备方法，其特征在于步骤五①中所述的pc-liclo4电解质溶液中高氯酸锂的浓度为0.9mol/l～1.1mol/l；步骤五②中所述的反应的时间为24h～48h。

10.根据权利要求1所述的一种高性能智能热辐射调控器件的制备方法，其特征在于步骤六中所述的pe膜的厚度为0.023mm、聚合物薄膜的厚度为0.096mm、吸附pc-liclo4的电解质薄膜的厚度为0.115mm，pet膜的厚度为0.078mm。

技术总结
一种高性能智能热辐射调控器件的制备方法，它涉及一种热辐射调控器件的制备方法。本发明的目的是要解决聚苯胺在长期的循环使用中，由于主链阴离子的反复掺杂/脱掺杂导致循环稳定差和热辐射调控性能差的问题。方法：一、制备镀金/尼龙66基底；二、制备V<subgt;2</subgt;O<subgt;5</subgt;薄膜；三、配制聚合溶液；四、原位氧化制备聚合物薄膜；五、制备电解质薄膜；六、制备热辐射调控器件。本发明利用V<subgt;2</subgt;O<subgt;5</subgt;的高氧化电位以及层状结构特性，使得苯胺单体可以嵌入其层间进行原位聚合反应，同时聚苯胺嵌入其中作为结构支柱，可以提高整体结构的稳定性，同时插层间隙有利于锂离子的快速传输。本发明可获得一种高性能智能热辐射调控薄膜。

技术研发人员：赵九蓬,任子琛,张雷鹏
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11