技术摘要：
本发明公开一种可见‑红外独立调控电致变色器件。所述可见‑红外独立调控电致变色器件的结构包括依序排布的第一透明电极、在高电压条件下仅调控可见光的第一电致变色层、在低电压条件下仅调控红外光透过率的第二电致变色层、离子传导层和第二透明电极；其中，所述高电  全部
背景技术：
能源是维持国家经济持续发展、保障人民物质生活水平的重要基础。如今，能源短 缺、环境污染等问题日益严峻，科学家在开发新能源的同时也在努力寻找节能降耗的方法。 建筑是人类进行生产生活活动的主要场所之一，在人类生产生活总能耗中，建筑能耗占有 很大比例，而在建筑能耗中，用于改善建筑舒适度的照明和空调系统的能耗，在建筑总能耗 中所占的比例超过75％。这两部分的能耗都与门窗玻璃有关，因此开发具有节能效果的建 筑玻璃是实现建筑节能的重要途径。目前的建筑玻璃控制能量损失的方式是静态的，例如 在红外波段具有高反射率的Low-E玻璃，能阻止红外线透过窗户；中空玻璃，利用空气导热 系数低来减少室内外之间的传导散热。上个世纪80年代，科学家基于电致变色材料，提出了 “智能窗”的概念—一种主动调控可见和近红外透射光线强弱的建筑窗体结构材料，能够根 据室内外环境的差异动态调节射入室内光线的强弱，减少空调和照明系统的使用，与Low- E、中空玻璃组合在一起可以达到更好的节能效果。电致变色材料的性能决定了“智能窗”调 节光线能力的强弱，电致变色材料也因此引起了广泛的重视。电致变色是指材料的光学属 性，如透过率，反射率在低电压驱动下发生可逆的颜色变化现象，在外观上表现为蓝色和透 明态之间的可逆変化。电致变色作为如今研究的热点，应用领域广。电致变色器件及技术主 要应用于节能建筑玻璃、其他移动体车窗上、汽车防眩后视镜、显示屏、电子纸、隐身伪装等 领域。 传统电致变色器件主要由五层薄膜组成、包括两层透明导电层、离子储存层、电致 变色层、以及离子传导层。其中，离子储存层辅助电致变色层在透明导电层上施加低电压实 现电致变色反应。离子传导层提供锂离子传输通道，提高锂离子在离子存储层和电致变色 层之间的迁移能力和迁移效率，其结构与制备工艺是保证器件电致变色性能的最重要的技 术之一。电致变色器件可按离子传导层的状态分为三种，分别为：液态电致变色器件，凝胶 态电致变色器件以及全固态电致变色器件，其中凝胶态电致变色器件又为准固态电致变色 器件。相对于液态电致变色器件存在封装、漏液等问题，全固态电致变色器件存在响应时间 慢、离子导电性较差等问题，准固态电致变色器件稳定性较佳、制备工艺简单、并且其响应 时间又高于全固态电致变色器件。 然而那些传统的电致变色玻璃只有两种调制模式，即光照可通过和光不能通过。 而太阳光主要由含大量热量的近红外光和可见光组成，如果能够单独调控可见光和近红外 光的透过与不透过，则可以根据实际需要调控红外光和可见光的传递，满足现代社会多样 化需求，实现节约能源同时满足采光的目的。目前关于独立调控可见-近红外光电致变色主 要集中在设计两层不同微观结构的氧化钨，不仅制备工艺复杂，而且独立调控能力较弱，调 控范围较窄，从而限制了独立可调电致变色器件的实际应用。 3 CN 111596496 A 说　明　书 2/11 页 中国专利CN  109143716A公开了可见-近红外光电致变色复合材料、其制备方法及 应用。这种复合材料包括第一、第二结构层，其中第一层能够调节可见光，第二结构层调控 红外光。然而该发明必须在第二层中构建离子扩散通道，才能实现第一层和第二层分别调 控可见光和红外光。该专利中通液态电解质同时与两层电致变色材料接触，实现可见光和 红外光的调控。因此必须在第二层中构造微孔结构，电解液才能通过这些微孔接触到第一 电致变色层。中国专利CN  105036564  A利用导电氧化物纳米粒子调节近红外透射光，利用 氧化钨调控可见光，达到对光(可见光)与热(近红外光)选择性调控的目的。然后该专利中 导电氧化物纳米粒子对远红外的吸收非常强烈，导致对中远红外的调节能力比较弱。导电 氧化物纳米颗粒由于表面等离子共振效应对中远红外存在较强的吸收，因此只能调节可见 光和近红外光。
技术实现要素：
本发明针对现有技术中电致变色器件难以独立调控可见光和红外光，或者调控能 力较弱的问题，提供一种可见-红外独立调控电致变色器件，该器件采用两层电致变色结 构，并选择使用热致变色材料，能够显著有效调节红外光的透过率且不影响可见光的透过 率，从而保证可见光和红外光的独立调控。 本发明所述可见-红外独立调控电致变色器件，其结构包括依序排布的第一透明 电极、在高电压条件下仅调控可见光的第一电致变色层、在低电压条件下仅调控红外光透 过率的第二电致变色层、离子传导层和第二透明电极。 其中，所述高电压为-5至5V，所述低电压为-2.5至2.5V。 较佳地，所述第一电致变色层的材料为WO3-x、TiO2、PEDOT或普鲁士蓝中的至少一 种，厚度为50-500nm。 较佳地，所述第二电致变色层的材料为单斜相VO2，厚度为20-200nm。 本发明通过引入热致变色变色材料VO2作为第二电致变色层材料。VO2能够调控整 个红外波段的透过率。并且研究发现，在外加电压驱动下，阳离子进入VO2中也能够引起相 变，导致薄膜从红外透过态变为红外阻隔态。因此，本发明的双层膜结构能够分别调控红外 和可见光，并且具有优异的调节能力和更宽的调节范围。 较佳地，在低电压条件下，阳离子仅能迁移并插入第二电致变色层，使得第二电致 变色层从红外透过的半导体单斜结构转变为红外光阻隔的金属四方结构。 较佳地，继续提高电压，在高电压条件下，阳离子向第一电致变色层中迁移，实现 对可见光的吸收。 较佳地，所述第一透明电极和/或第二透明电极的材料为透明导电氧化物或者金 属纳米线中的至少一种，厚度100-400nm，方阻3-100Ω/cm2，透过率大于75％。优选地，所述 透明导电氧化物为FTO、ITO、ATO、AZO中至少一种，所述金属纳米线为Cu、Au、Ag和Al中至少 一种。 较佳地，所述离子传导层为基于树脂材料的阳离子传导层，其中阳离子为Li、Na、 Al、K、Li、Cs、Rb、Mg和Ca中的至少一种。 较佳地，所述可见-红外独立调控电致变色器件还包括位于离子传导层和第二透 明电极之间的离子存储层。 4 CN 111596496 A 说　明　书 3/11 页 较佳地，所述可见-红外独立调控电致变色器件还包括位于第一电致变色层与第 二电致变色层之间或者位于第二电致变色层和离子传导层之间的电子阻挡层和离子缓冲 层。 较佳地，所述第二电致变色层通过包括磁控溅射、激光脉冲沉积、分子束外延、旋 涂、喷涂或者提拉的成膜方式制备于第一电致变色层表面。一些实施方式中，第二电致变色 层通过上述成膜方式制备于介于第一电致变色层与第二电致变色层之间的电子阻挡层或 离子缓冲层。 本发明具有以下有益效果： 1.设计两种独立调控可见光和红外光薄膜分别作为第一和第二电致变色层，提高 了红外光与可见光独立调控的调控能力和红外光的调控范围。 2.可以通过连续溅射的工艺制备第一和第二电致变色层，避免使用特殊的制备工 艺，从而缩减制备周期和降低生产成本。 3.通过引入其他辅助层材料，能够进一步提高电致变色器件的响应速度和循环稳 定性。 附图说明 图1是实施例1制备的可见-红外独立调控电致变色器件的结构图； 图2是实施例1制备的可见-红外独立调控电致变色器件施加不同电压的光谱图； 图3是实施例1半器件即在透明衬底表面沉积两层电致变色层所得器件的断面扫描电 子显微镜图片； 图4是实施例4制备的包括电子阻挡层的可见-红外独立调控电致变色器件的记忆效应 图； 图5是实施例11制备的可见-红外独立调控电致变色器件在不同电压下的变色示意图。