大面积电致变色玻璃的制备与研究

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1、学校代码：10255学号：2160411东华大学硕士学位论文大面积电致变色玻璃的制备与研究PREPARATIONANDSTUDYOFLARGEAREAELECTROCHROMICGLASS学科专业：材料工程作者姓名：张元宁指导教师：王宏志教授答辩日期：2018年5月21日东华大学2016级硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称职务工作单位备注胡祖明教授答辩委员会主席东华大学王锋华教授级答辩委员会委员上海纺织特安纶事高工业部何春菊教授答辩委员会委员东华大学孙俊芬副教授答辩委员会委员东华大学王连军教授答辩委员会委员东华大学游正伟教授答辩委员会委员东华

2、大学朱姝讲师答辩委员会委员东华大学范苏娜讲师答辩委员会秘书东华大学东华大学硕士学位论文摘要大面积电致变色玻璃的制备与研究摘要日益剧增的能源需求，已经成为人类社会发展的严峻挑战。合理提高能源利用效率，维持经济可持续发展是当前的迫切需求。据统计，我国建筑能耗主要包括冬天取暖以及夏天制冷，其约占全社会总能耗的40%，因此建筑节能意义重大。电致变色技术为现代建筑物的节能提供了一种新的解决方案，它可以按照人的意志调节玻璃的可见光透过率以及太阳光辐射能。因此，大面积电致变色玻璃的产业化也被提上了日程。而从实验室的小面积电致变色玻璃到可以在实际生活中应用的大面

3、积电致变色玻璃还有很长的路要走，许多技术、工艺问题迫切需要解决，电致变色玻璃的循环寿命和稳定性也亟需提高。本论文采用多种方法制备了氧化钨及氧化镍电致变色薄膜，合成了聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）/碳酸丙烯酯（PC）和聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）/N，N-二甲基甲酰胺（DMF）准固态电解质，并且用热压胶片法将变色层与电解质层组装成大面积的电致变色玻璃，测试器件的循环稳定性。进一步制作了氧化钨/氧化镍复合电极互补型电致变色玻璃，提高了器件的光调制范围及响应速度，使器件具有了良好的阻隔太阳光及防止偷窥的作用。首先，用磁控溅射、喷涂、喷雾热解以

4、及丝网印刷等方法制备了大面积掺钼氧化钨电致变色薄膜，并制作了PMMA/PC准固态电解质，用热压胶片法把电解质和电致变色薄膜组装成器件，并对器件的光调制范围、响应时间、循环稳定性等进行了测试。观察到器件随着循环次数的增多，会逐渐产生气泡，光调制范围和响应时间也会逐渐降低，用电子能谱仪和红外光谱仪分别分析了薄膜和电解质+成分的改变，发现电解质中的Li与PC分子之间具有很强的相互作用，生成了+-[LiPC]，它比纯的PC溶剂拥有更低的最低未占分子轨道。PC-ClO4复合氧化导致PC去质子化并形成HClO4，阴离子的存在降低了溶剂的氧化稳定性，并改变了分

5、解动力学和热力学，导致形成气体，降低了器件的循环稳定性。为了缓解产生的气泡问题，制备了PVDF-HFP/DMF准固态电解质，并用热压胶片法组装成器件，对器件性能进行测试。发现当用PVDF-HFP:DMF=50%的I东华大学硕士学位论文摘要电解质组装成器件后，循环100圈后无气泡产生，说明改善了器件循环过程中电解质发生分解的问题，提高了器件的循环寿命。最后，为了提高光调制范围，加快响应时间，使变色玻璃能够更好地起到节约能源和防止偷窥的作用，制备了氧化钨/氧化镍复合电极互补型电致变色玻璃。讨论了制备参数对氧化镍薄膜性能的影响：当射频溅射NiO靶材时，

6、溅射功率为60W、氧气与氩气的比例为0:70、溅射偏压224V时制备的器件的变色性能最好；当直流溅射Ni靶材时，溅射功率60W，氧气与氩气的比例为30:60时制备的器件的变色性能最好。基于以上研究，有望为生产性能优异、可长期使用的大面积电致变色玻璃提供良好的工程技术支撑。关键词：电致变色，钼掺杂氧化钨薄膜，准固态电解质，循环稳定性，复合电极互补型II东华大学硕士学位论文ABSTRACTPREPARATIONANDSTUDYOFLARGEAREAELECTROCHROMICGLASSABSTRACTTheincreasingenergydemand

7、hasbecomeaseverechallengetothedevelopmentofhumansociety.Itisurgenttoimproveenergyefficiencyandmaintainsustainableeconomicdevelopment.Accordingtostatistics,buildingenergyconsumptioninChinamainlyincludeswinterheatingandsummerrefrigeration,whichaccountsforabout40percentofthetota

8、lenergyconsumptioninthewholesociety,sobuildingenergysavingisofgreats