一种多功能紫外线响应与屏蔽智能窗及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多功能紫外线响应与屏蔽智能窗及其制备方法，包括电致变色器件、透明紫外探测器及同相放大电路，其中，透明紫外探测器与电致变色器件之间透明胶层相粘接，透明紫外探测器与电致变色器件通过同相放大电路电连接，该窗具有检测紫外线强度及调节紫外线透过率的功能，且制备方法简单，易于实现。

A multifunctional ultraviolet response and shielding intelligent window and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种多功能紫外线响应与屏蔽智能窗及其制备方法
本专利技术属于智能窗
，涉及一种多功能紫外线响应与屏蔽智能窗及其制备方法。
技术介绍
紫外线是一种常见的电磁辐射，大约有9％的太阳辐射分布在紫外波段。适宜的紫外线可以杀菌并促进人体维生素D的合成，但过度的紫外辐射则会导致许多皮肤疾病。根据国际照明组织的标准，紫外线可以被分为三部分：UV-A(320-400nm),UV-B(280-320nm)和UV-C(100-280nm)。其中，UV-A是皮肤疾病的主要来源。因此，检测和调控UV-A波段的紫外辐射是未来智能电子发展的一个重要方向。紫外光电探测器可以通过光电效应将紫外辐射信号转变为电信号来达到检测紫外线的目的。但目前研究的紫外探测器仅能被动的检测紫外线强度却不能主动调节紫外辐射，因此无法同步实现紫外检测与屏蔽。而电致变色器件是一种优异的光谱调节器件，可以通过可逆的氧化还原反应实现颜色的变化并达到调节透过率的目的。目前，电致变色器件主要用于调节红外波段和可见波段的电磁波，起到为建筑物节能和显示等作用，但却很少用来调节紫外线透过率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种多功能紫外线响应与屏蔽智能窗及其制备方法，该窗具有检测紫外线强度及调节紫外线透过率的功能，且制备方法简单，易于实现。为达到上述目的，本专利技术所述的多功能紫外线响应与屏蔽智能窗包括电致变色器件、透明紫外探测器及同相放大电路，其中，透明紫外探测器与电致变色器件之间通过透明胶层相粘接，透明紫外探测器与电致变色器件通过同相放大电路电连接。本专利技术所述多功能紫外线响应与屏蔽智能窗的制备方法包括以下步骤：1)清洗条纹导电玻璃并晾干；2)配置二氧化钛的前驱体溶胶；3)采用溶胶凝胶旋涂方法，在条纹导电玻璃上旋涂二氧化钛的前驱体溶胶，并成膜，然后进行退火处理，得透明紫外探测器；4)制备聚丙烯酰胺水凝胶干胶；5)将聚丙烯酰胺水凝胶干胶浸润紫精水溶液，得紫精水凝胶；6)将紫精水凝胶通过导电玻璃进行封装，得电致变色器件；7)将步骤3)得到的透明紫外探测器与步骤6)得到的电致变色器件进行集成，得多功能紫外线响应与屏蔽智能窗。步骤1)的具体操作为：将条纹导电玻璃依次使用去离子水、丙酮及乙醇进行超声清洗，再在无尘环境中晾干。步骤2)的具体操作为：将乙二醇甲醚，钛酸四丁酯和乙酸酐进行混合，然后磁力搅拌后静置，得二氧化钛的前驱体溶胶。乙二醇甲醚，钛酸四丁酯和乙酸酐的体积比为9：3：2。步骤3)中采用溶胶凝胶旋涂方法，在条纹导电玻璃上旋涂二氧化钛的前驱体溶胶，并成膜的具体操作时，采用多次涂胶的方式进行旋涂，其中，各次涂胶的具体操作均为：使用溶胶凝胶旋涂方法在条纹导电玻璃上旋涂二氧化钛的前驱体溶胶，旋涂结束后使用加热板在200-400℃加热10-40min。步骤4)的具体操作为：取丙烯酰胺、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和N,N,N’，N’-四甲基乙二胺，然后将取丙烯酰胺、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和N,N,N’，N’-四甲基乙二胺溶解于水中，得混合溶液，再将混合溶液在室温下进行搅拌，然后注入模具中，再将模具放入温箱中保温，得水凝胶，然后将水凝胶进行冷冻干燥，得聚丙烯酰胺水凝胶干胶。混合溶液中丙烯酰胺、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和N,N,N’，N’-四甲基乙二胺的摩尔浓度分别为2.2M、1.32mM、3.74mM及0.1mM。步骤5)的具体操作为：将紫精溶解于去离子水中，得紫精水溶液，其中，紫精水溶液中紫精的浓度为1-10mg/ml，再将聚丙烯酰胺水凝胶干胶浸润紫精水溶液，直至聚丙烯酰胺水凝胶干胶透明为止，得紫精水凝胶。步骤7)中将步骤3)得到的透明紫外探测器与步骤6)得到的电致变色器件进行集成的具体操作为：采用硅橡胶对电致变色器件进行密封，再通过聚二甲基硅氧烷将紫外探测器与电致变色器件贴在一起，并通过同相放大电路相连接。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的多功能紫外线响应与屏蔽智能窗及其制备方法在具体操作时，通过在条纹导电玻璃上旋涂二氧化钛的前驱体溶胶成为二氧化钛薄膜，其中，二氧化钛薄膜具有禁带宽度大且只吸收紫外线的特点，在可见光波段具有高透明性，从而使得透明紫外探测器具有高光学透明度、高光响应度及优异的开关比。另外，本专利技术基于紫精水凝胶制备得到电致变色器件，使得该电致变色器件在2V的电压下，即可实现明显的变色，在可见光范围内的透过率调制最大可达60％，在UV-A范围内可以阻隔94％的紫外线，将透明紫外探测器与电致变色器件集成后，能够实现动态可视化检测紫外线强度及调节紫外辐射的双重作用，且制备方法较为简单，易于实现，在紫外线防护、智能家居或智能电子等方面具有广泛的应用前景。附图说明图1为透明紫外探测器的结构示意图；图2为透明紫外探测器的光透过率曲线图；图3为透明紫外探测器的光电响应曲线图；图4为电致变色器件的三明治结构示意图；图5为电致变色器件在上色状态和脱色状态下的透过率示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参考图1及图4，本专利技术所述的多功能紫外线响应与屏蔽智能窗包括电致变色器件、透明紫外探测器及同相放大电路，其中，透明紫外探测器与电致变色器件之间用透明胶层相粘接，透明胶层的材质为聚二甲基硅氧烷，透明紫外探测器与电致变色器件通过同相放大电路电连接。本专利技术所述多功能紫外线响应与屏蔽智能窗的制备方法包括以下步骤：1)清洗条纹导电玻璃并晾干；2)配置二氧化钛的前驱体溶胶；3)采用溶胶凝胶旋涂方法，在条纹导电玻璃上旋涂二氧化钛的前驱体溶胶，并成膜，然后进行退火处理，得透明紫外探测器；4)制备聚丙烯酰胺水凝胶干胶；5)将聚丙烯酰胺水凝胶干胶浸润紫精水溶液，得紫精水凝胶；6)将紫精水凝胶通过导电玻璃进行封装，得电致变色器件；7)将步骤3)得到的透明紫外探测器与步骤6)得到的电致变色器件进行集成，得多功能紫外线响应与屏蔽智能窗。步骤1)的具体操作为：将条纹导电玻璃依次使用去离子水、丙酮及乙醇进行超声清洗，再在无尘环境中晾干。步骤2)的具体操作为：将乙二醇甲醚，钛酸四丁酯和乙酸酐进行混合，然后磁力搅拌2-4h后静置12h，得二氧化钛的前驱体溶胶，其中，乙二醇甲醚，钛酸四丁酯和乙酸酐的体积比为9：3：2。步骤3)中采用溶胶凝胶旋涂方法，在条纹导电玻璃上旋涂二氧化钛的前驱体溶胶，并成膜的具体操作时，采用多次涂胶的方式进行旋涂，其中，各次涂胶的具体操作均为：使用溶胶凝胶旋涂方法在条纹导电玻璃上旋涂二氧化钛的前驱体溶胶，其中，旋涂的速度为2000-4000r/min，旋涂时间为10-30s，旋涂结束后使用加热板在200-400℃加热10-40min；步骤3)中进行退火处理的具体操作为：将旋涂获得的样品以5-20℃/min的升温速率升温至450-500℃，并保温1-3h，然后随炉冷却至室温。步骤4)的具体操作为：取丙烯酰胺、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和N,N,N’，N’-四甲基乙二胺，然后将取丙烯酰胺、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和N,N,N’，N’-四甲基乙二胺溶解于水中，得混合溶液，再将混合溶液在室温下进行搅拌0.5-1h，然后注入模具中，再将模具放入45-55℃的温箱中保温1-3h，得水凝胶，然后将水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能紫外线响应与屏蔽智能窗，其特征在于，包括电致变色器件、透明紫外探测器及同相放大电路，其中，透明紫外探测器与电致变色器件之间通过透明胶层相粘接，透明紫外探测器与电致变色器件通过同相放大电路电连接。

【技术特征摘要】
1.一种多功能紫外线响应与屏蔽智能窗，其特征在于，包括电致变色器件、透明紫外探测器及同相放大电路，其中，透明紫外探测器与电致变色器件之间通过透明胶层相粘接，透明紫外探测器与电致变色器件通过同相放大电路电连接。2.一种权利要求1所述多功能紫外线响应与屏蔽智能窗的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)清洗条纹导电玻璃并晾干；2)配置二氧化钛的前驱体溶胶；3)采用溶胶凝胶旋涂方法，在条纹导电玻璃上旋涂二氧化钛的前驱体溶胶，并成膜，然后进行退火处理，得透明紫外探测器；4)制备聚丙烯酰胺水凝胶干胶；5)将聚丙烯酰胺水凝胶干胶浸润紫精水溶液，得紫精水凝胶；6)将紫精水凝胶通过导电玻璃进行封装，得电致变色器件；7)将步骤3)得到的透明紫外探测器与步骤6)得到的电致变色器件进行集成，得多功能紫外线响应与屏蔽智能窗。3.根据权利要求2所述的多功能紫外线响应与屏蔽智能窗的制备方法，其特征在于，步骤1)的具体操作为：将条纹导电玻璃依次使用去离子水、丙酮及乙醇进行超声清洗，再在无尘环境中晾干。4.根据权利要求2所述的多功能紫外线响应与屏蔽智能窗的制备方法，其特征在于，步骤2)的具体操作为：将乙二醇甲醚，钛酸四丁酯和乙酸酐进行混合，然后磁力搅拌后静置，得二氧化钛的前驱体溶胶。5.根据权利要求4所述的多功能紫外线响应与屏蔽智能窗的制备方法，其特征在于，乙二醇甲醚，钛酸四丁酯和乙酸酐的体积比为9：3：2。6.根据权利要求2所述的多功能紫外线响应与屏蔽智能窗的制备方法，其特征在于，步骤3)中采用溶胶凝胶旋涂方法，在条纹导电玻璃上旋涂二氧化钛的前驱体溶胶，并成膜的具体操作时，采用多次涂胶的...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪宏，吴亮亮，郑成，方华靖，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61