离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件及其制备方法

摘要

本发明提出一种离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件及其制备方法，涉及聚合物分散液晶制备领域。该变色器件包括离子液体掺杂聚合物分散液晶层，对所述变色器件施加不同的刺激或者刺激组合，所述变色器件的光学状态在无色透明态、无色散射态、着色透明态和着色散射态之间切换。该制备方法为将可聚合单体、小分子液晶、离子液体和引发剂组成的混合物混合均匀后注入液晶盒中，之后利用紫外光处理已注入所述混合物的液晶盒以获取所述离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件。本发明通过在聚合物分散液晶层引入离子液体可实现利用温度、交流电场和直流电场来调控器件的透过率和颜色，并兼具制备简单、成本低廉和多重刺激响应等优点。

权利要求

1.一种离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件的制备方法，其特征在于，所述变色器件包括离子液体掺杂聚合物分散液晶层；通过温度和交流电场调控所述变色器件的透过率；通过直流电场调控所述变色器件的颜色；对所述变色器件施加不同的刺激或者刺激组合，所述变色器件的光学状态在无色透明态、无色散射态、绿色透明态和绿色散射态之间切换；

所述制备方法包括：

步骤S1，将两片透明导电层组装成液晶盒，并利用间隔垫控制所述液晶盒的厚度，之后对所述液晶盒进行封装；

步骤S2，将可聚合单体、小分子液晶、离子液体和引发剂组成的混合物混合均匀后注入所述液晶盒中，之后利用紫外光处理已注入所述混合物的液晶盒以获取所述离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件；

所述离子液体掺杂聚合物分散液晶层包括所述可聚合单体在所述引发剂和紫外光的作用下聚合而成的聚合物基质、以及小分子液晶和离子液体；

其中，所述小分子液晶为4'‑正戊基‑4‑氰基联苯。

2.根据权利要求1所述的一种离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件的制备方法，其特征在于，所述可聚合单体、小分子液晶、离子液体和引发剂组成的混合物中各组分的重量百分比为：32.5wt％可聚合单体、60.4～65.2wt％小分子液晶、2.0～6.8wt％离子液体和

0.3wt％引发剂。

3.根据权利要求1所述的一种离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件的制备方法，其特征在于，所述离子液体为1‑丁基‑3‑甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐；

所述1‑丁基‑3‑甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐的化学结构式如下：

4.根据权利要求1所述的一种离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述可聚合单体为丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类、硫醇类、环氧类或聚氨酯类中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件的制备方法，其特征在于，所述可聚合单体包括10.0～11.1wt％聚乙二醇二丙烯酸酯、44.5～45.0wt％甲基丙烯酸异龙脑酯、22.2～22.5wt％甲基丙烯酸羟丙酯和22.2～22.5wt％甲基丙烯酸环己酯。

6.根据权利要求1所述的一种离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件的制备方法，其特征在于，利用紫外光处理已注入所述混合物的液晶盒的具体过程为：将已注入所述混合物的液晶盒曝光于紫外光下15～20分钟。

7.一种离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件，其特征在于，所述变色器件从上至下至少包括第一透明导电层、离子液体掺杂聚合物分散液晶层以及第二透明导电层；

所述离子液体掺杂聚合物分散液晶层包括聚合物基质、小分子液晶和离子液体；

所述小分子液晶为4'‑正戊基‑4‑氰基联苯；

通过温度和交流电场调控所述变色器件的透过率；通过直流电场调控所述变色器件的颜色；

对所述变色器件施加不同的刺激或者刺激组合，所述变色器件的光学状态在无色透明态、无色散射态、绿色透明态和绿色散射态之间切换。

说明书

离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于聚合物分散液晶制备技术领域，尤其涉及一种离子液体掺杂聚合物分散液晶的多功能变色器件及其制备方法。

背景技术

[0002] 智能器件可以根据外界刺激来改变自身的透过率或者颜色，在智能门窗、显示、防伪和伪装等领域有着重要的应用价值。近年来，许多材料被用于开发各种智能器件，如有机/无机材料、水凝胶、相变材料、液晶和钙钛矿等。在这些材料中，液晶具有举足轻重的地位，并吸引了更多的关注。液晶分子的方向可以通过各种刺激进行调整，如电场、温度、光照、湿度等。因此，液晶材料可用于制造具有不同响应模式的器件。虽然由液晶材料制备的智能窗口具有优异的光学性能调制能力，但一些问题仍然限制了其在更多场景中的应用。例如，这些器件中的大多数仅通过使用电场或温度在散射状态和透明状态之间改变其光学状态。

[0003] 液晶/聚合物复合材料可将液晶的响应特性与聚合物的成膜性能和机械强度结合在一起，更适合大面积制造柔性智能器件。聚合物分散液晶(Polymer‑dispersed liquid crystals，以下简称PDLCs)由作为连续基质的聚合物和作为分散基质的微米或亚微米级的液晶微滴组成。PDLCs最大的特点就是可以通过交流电控制液晶分子的取向来调节器件的透光率，因而在电控透过率薄膜领域有着广阔的应用前景，一些产品也已经商业化。然而，仍有一些技术问题有待解决。例如，市场上的多数PDLCs只能根据电场来调整透过率，很难实现颜色的变化，这极大的限制了PDLCs在智能变色领域的应用。

发明内容

[0004] 本发明针对智能器件和聚合物分散液晶的技术问题，旨在提供一种离子液体掺杂聚合物分散液晶的多功能变色器件及其制备方法，可实现利用温度、交流电场和直流电场来调控所述多功能变色器件的透过率和颜色，并兼具制备简单、成本低廉和多重刺激响应等优点。

[0005] 本发明第一方面公开了一种离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件的制备方法。所述变色器件包括离子液体掺杂聚合物分散液晶层。所述制备方法包括：

[0006] 步骤S1，将两片透明导电层组装成液晶盒，并利用间隔垫控制所述液晶盒的厚度，之后对所述液晶盒进行封装。

[0007] 步骤S2，将可聚合单体、小分子液晶、离子液体和引发剂组成的混合物混合均匀后注入所述液晶盒中，之后利用紫外光处理已注入所述混合物的液晶盒以获取所述离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件。

[0008] 所述离子液体掺杂聚合物分散液晶层包括所述可聚合单体在所述引发剂和紫外光的作用下聚合而成的聚合物基质、以及小分子液晶和离子液体。

[0009] 根据本发明第一方面的制备方法，所述可聚合单体、小分子液晶、离子液体和引发剂组成的混合物中各组分的重量百分比为：32.5wt％可聚合单体、60.4～65.2wt％小分子液晶、2.0～6.8wt％离子液体和0.3wt％引发剂。

[0010] 根据本发明第一方面的制备方法，所述离子液体为1‑丁基‑3‑甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([Bmim][Tf2N])。

[0011] 所述1‑丁基‑3‑甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐的化学结构式如下：

[0012]

[0013] 根据本发明第一方面的制备方法，所述可聚合单体为丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类、硫醇类、环氧类或聚氨酯类中的一种或几种。

[0014] 根据本发明第一方面的制备方法，所述可聚合单体包括10.0～11.1wt％聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA 400)、44.5～45.0wt％甲基丙烯酸异龙脑酯(IBMA)、22.2～22.5wt％甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)和22.2～22.5wt％甲基丙烯酸环己酯(CHMA)。

[0015] 根据本发明第一方面的制备方法，所述小分子液晶为向列相液晶、近晶相液晶或胆甾相液晶。

[0016] 根据本发明第一方面的制备方法，所述小分子液晶为4'‑正戊基‑4‑氰基联苯(5CB)。

[0017] 根据本发明第一方面的制备方法，所述引发剂为2,2‑二甲氧基‑2‑苯基苯乙酮(光引发剂651)。

[0018] 根据本发明第一方面的制备方法，利用紫外光处理已注入所述混合物的液晶盒的具体过程为：将已注入所述混合物的液晶盒曝光于紫外光下15～20分钟。

[0019] 根据本发明第一方面的制备方法，所述紫外光的波长为365nm，光照强度为2
13.0mW/cm。

[0020] 根据本发明第一方面的制备方法，所述透明导电层所用材料为氧化铟锡、氧化铟锌、石墨烯或银纳米线。所述透明导电层所用基板为透明玻璃基板、塑料基板或柔性基板。

[0021] 本发明第二方面公开了采用上述制备方法制备而成的一种离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件。所述变色器件从上至下至少包括第一透明导电层、离子液体掺杂聚合物分散液晶层以及第二透明导电层。

[0022] 所述离子液体掺杂聚合物分散液晶层包括聚合物基质、小分子液晶和离子液体。

[0023] 根据本发明第二方面的变色器件，所述第一透明导电层和第二透明导电层用于控制离子液体掺杂的聚合物分散液晶层中的电场强度分布；所述离子液体掺杂聚合物分散液晶层用于改变所述变色器件的透过率和颜色。

[0024] 根据本发明第二方面的变色器件，通过温度和交流电场调控所述变色器件的透过率；通过直流电场调控所述变色器件的颜色。

[0025] 根据本发明第二方面的变色器件，对所述变色器件施加不同的刺激或者刺激组合，所述变色器件的光学状态在无色透明态、无色散射态、着色透明态和着色散射态之间切换。

[0026] 综上，本发明提出的方案具备如下技术效果：

[0027] 本发明将离子液体和聚合物分散液晶相结合，一方面通过液晶分子的取向变化或者相变来调控器件的透过率，另一方面通过对液晶与离子液体之间的相互作用的控制来调节器件的颜色，因而能够实现多重刺激响应功能。

[0028] 此外，采用本发明制备的变色器件存在四种状态，分别为无色透明态、无色散射态、着色透明态和着色散射态。利用温度、交流电场可以调控所述变色器件的透过率，利用直流电场可以调控所述变色器件的颜色。根据施加不同的刺激或者刺激组合，器件可以在四种光学状态之间切换。

[0029] 此外，本发明有利于进一步提高聚合物分散液晶的应用价值，为新型显示、多功能智能门窗、防伪和伪装等领域提供一种制备简单和成本低廉的多功能变色器件。

附图说明

[0030] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0031] 图1为根据本发明实施例的一种离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件的结构示意图；

[0032] 图2为根据本发明实施例的一种离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件的工作示意图；

[0033] 图3为液晶分子5CB/离子液体(90/10wt％)混合物(a)在直流电场(4.0V)下的可见‑1光透射曲线，(b)在乙腈中(1.0mmol L )的循环伏安曲线。

[0034] 图4本发明实施例的一种离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件电诱导着色的机理图；

[0035] 图5为根据本发明具体实施例1所制备的变色器件(a)聚合物基质微观形貌和(b)电光曲线图(交流电，100Hz)；

[0036] 图6为根据本发明具体实施例1所制备的变色器件在不同温度下的(a)可见光透过曲线，(b)偏光照片和(c)实物照片；

[0037] 图7为根据本发明具体实施例1所制备的变色器件在施加直流电场(4.0V)前后的实物照片；

[0038] 图8为根据本发明具体实施例1所制备的变色器件在(a)无电场，(b)交流电场(70V，100Hz)和(c)偏压电场(交流电场80V+直流电场4.0V)状态下的实物照片；

[0039] 图9为根据本发明具体实施例1所制备的变色器件在(a)无电场+低温(25℃)，(b)直流电场(4.0V)+低温(25℃)和(c)直流电场(4.0V)+高温(35℃)状态下的实物照片；

[0040] 图10为根据本发明具体实施例1所制备的变色器件的功能变色性能：(a)无色散射状态，(b)交流电场(70.0V)下的无色透明状态，(c)去除交流电场后的无色散射状态，(d)高温(35℃)下的无色透明状态，(e)冷却至低温后的无色散射状态，(f)直流电场(4.0V)下低温时的着色散射状态，(g)直流电场(4.0V)下高温时的着色透明状态，(h)去除直流电场并冷却后的无色散射状态，以及(i)再次在交流电场(70.0V)下的无色透明状态；

[0041] 图11为对比例1所制备的聚合物分散液晶器件在施加直流电场(4.0V)前后的实物照片。

具体实施方式

[0042] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0043] 本发明第一方面公开了一种离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件的制备方法。所述制备方法包括：

[0044] 步骤S1，将两片透明导电层组装成液晶盒，并利用间隔垫控制所述液晶盒的厚度，之后对所述液晶盒进行封装。

[0045] 步骤S2，将可聚合单体、小分子液晶、离子液体和引发剂组成的混合物混合均匀后注入所述液晶盒中，之后利用紫外光处理已注入所述混合物的液晶盒以获取所述离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件。

[0046] 所述离子液体掺杂聚合物分散液晶层包括所述可聚合单体在所述引发剂和紫外光的作用下聚合而成的聚合物基质、以及小分子液晶和离子液体。

[0047] 具体地，对液晶盒进行封装的过程为：先将间隔垫放置在两片透明导电层中间，然后用502胶对透明导电层两侧进行封边处理。待502胶固化后便可用于可聚合单体、小分子液晶、离子液体和引发剂组成的混合物的注入。

[0048] 将可聚合单体、小分子液晶、离子液体和引发剂组成的混合物涂覆在两片透明导电层形成的缝隙处，由于毛细现象作用，混合物由此处被吸入液晶盒中。

[0049] 在步骤S1，将两片透明导电层组装成液晶盒，并利用间隔垫控制所述液晶盒的厚度，之后对所述液晶盒进行封装。

[0050] 具体地，所述液晶盒的厚度控制在20±1微米。

[0051] 在步骤S2，将可聚合单体、小分子液晶、离子液体和引发剂组成的混合物混合均匀后注入所述液晶盒中，之后利用紫外光处理已注入所述混合物的液晶盒以获取所述离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件。

[0052] 引发剂在紫外光照射下产生自由基，引发可聚合单体在紫外光下通过自由基光聚合形成聚合物基质。小分子液晶和离子液体从聚合物基质中相分离，形成含离子液体的液晶微滴，从而可以获得离子液体掺杂聚合物分散液晶层。

[0053] 在一些实施例中，所述可聚合单体、小分子液晶、离子液体和引发剂组成的混合物中各组分的重量百分比为：32.5wt％可聚合单体、60.4～65.2wt％小分子液晶、2.0～6.8wt％离子液体和0.3wt％引发剂。

[0054] 优选地，所述小分子液晶和离子液体的比例为9:1。

[0055] 在本发明中，小分子液晶和离子液体在直流电场的作用下反应形成络合物，所述络合物吸收可见光后显色。

[0056] 当离子液体含量较低(小于2.0wt％)时，施加同样的直流电场后器件的变色效果不明显；当离子液体的含量大于6.8wt％以上，施加同样的直流电场后器件的颜色不会继续加深，效果不明显。

[0057] 在一些实施例中，所述离子液体为1‑丁基‑3‑甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([Bmim][Tf2N])。

[0058] 所述1‑丁基‑3‑甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐的化学结构式如下：

[0059]

[0060] 在一些实施例中，所述可聚合单体为丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类、硫醇类、环氧类或聚氨酯类中的一种或几种。

[0061] 在一些实施例中，所述可聚合单体包括10.0～11.1wt％聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA 400)、44.5～45.0wt％甲基丙烯酸异龙脑酯(IBMA)、22.2～22.5wt％甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)和22.2～22.5wt％甲基丙烯酸环己酯(CHMA)。

[0062] 本发明所用四种丙烯酸酯单体的化学结构式分别如下所示：

[0063]

[0064] 在一些实施例中，所述小分子液晶为向列相液晶、近晶相液晶或胆甾相液晶。

[0065] 在一些实施例中，所述小分子液晶为4'‑正戊基‑4‑氰基联苯(5CB)。4'‑正戊基‑4‑氰基联苯是化学结构式如下所示：

[0066]

[0067] 在一些实施例中，所述引发剂为2,2‑二甲氧基‑2‑苯基苯乙酮(光引发剂651)。2,2‑二甲氧基‑2‑苯基苯乙酮的化学结构式如下所示：

[0068]

[0069] 在一些实施例中，利用紫外光处理已注入所述混合物的液晶盒的具体过程为：将已注入所述混合物的液晶盒曝光于紫外光下15～20分钟。

[0070] 在一些实施例中，所述紫外光的波长为365nm，光照强度为13.0mW/cm2。

[0071] 在一些实施例中，所述透明导电层所用材料为氧化铟锡、氧化铟锌、石墨烯或银纳米线。所述透明导电层所用基板为透明玻璃基板、塑料基板或柔性基板。

[0072] 本发明第二方面公开了一种离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件。图1为根据本发明实施例的一种离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件的结构示意图，如图1所示，所述变色器件包括第一透明导电层、离子液体掺杂聚合物分散液晶层和第二透明导电层三层结构。需要说明的是，所述变色器件还可以是五层、七层等其他奇数层结构。例如，在变色器件的第一透明导电层和第二透明导电层的内测面涂覆其他可以增强所述变色器件的透过率的涂层。

[0073] 所述第一透明导电层和第二透明导电层用于控制离子液体掺杂的聚合物分散液晶层中的电场强度分布。

[0074] 所述离子液体掺杂聚合物分散液晶层包括聚合物基质、小分子液晶和离子液体。所述离子液体掺杂聚合物分散液晶层用于改变所述变色器件的透过率和颜色。

[0075] 图2为根据本发明实施例的一种离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件的工作示意图。本发明制备的变色器件可以通过温度和交流电场来调控透过率的变化，通过直流电场来调控颜色的变化。对本发明制备的变色器件施加不同的刺激或者刺激组合，变色器件的光学状态在无色透明态、无色散射态、着色透明态和着色散射态之间切换。

[0076] 在本发明中，液晶分子5CB在直流电场下发生氧化还原反应失去电子生成阳离子化合物，而阳离子化合物可以和离子液体[Bmim][Tf2N]中的阴离子部分[Tf2N]‑组合形成可以显色的络合物。具体反应原理如下所示：

[0077]

[0078] 其中，R代表正戊基。

[0079] 为了研究本发明器件的变色机理，本发明通过紫外/可见分光光度计测量了90wt％5CB和10wt％[Bmim][Tf2N]混合物的透射光谱，结果如图3(a)所示。从图中可知，在
4.0V直流电场下，90wt％5CB和10wt％[Bmim][Tf2N]混合物在透射光谱中显示出约468nm的峰值。而所制备的器件在直流电场下的颜色为绿色。因此，可以推断，电诱导着色是由相应的光吸收而不是光反射所引起。

[0080] 为了阐明液晶分子5CB和离子液体[Bmim][Tf2N]在直流电场下的协同作用，本发‑1明进一步测量了90wt％5CB和10wt％[Bmim][Tf2N]混合物在25℃下于1.0mmol·L 乙腈中的循环伏安曲线，结果如图3(b)所示。结果显示5CB/离子液体混合物的循环伏安曲线中含有清晰的氧化峰，表明了电化学测试期间电子的得失。5CB/离子液体混合物电诱导着色的机理如图4所示。离子液体可以作为电解质为体系内电子的转移提供媒介；同时，在直流电场和电解质的存在的条件下，液晶分子5CB会失去电子，形成阳离子组分，阳离子组分和离子液体中阴离子的结合形成络合物。

[0081] 具体实施例1

[0082] 一种离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件

[0083] 首先制备液晶盒，将两片ITO透明导电层组装成液晶盒，并利用间隔垫控制液晶盒的厚度在20微米，之后对液晶盒进行封装。

[0084] 其次，将32.5wt％可聚合单体、60.5wt％小分子液晶、6.7wt％离子液体和0.3wt％引发剂充分混合均匀，并注入已封装的液晶盒中。

[0085] 具体地，可聚合单体由11.1wt％聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA 400)、44.5wt％甲基丙烯酸异龙脑酯(IBMA)、22.2wt％甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)和22.2wt％甲基丙烯酸环己酯(CHMA)组成。小分子液晶选用4'‑正戊基‑4‑氰基联苯(5CB)。离子液体选用1‑丁基‑3‑甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([Bmim][Tf2N])。引发剂选用2,2‑二甲氧基‑2‑苯基苯乙酮(光引发剂651)。

[0086] 接着，将上述液晶盒室温放置，并曝光于波长为365nm、光照强度为13.0mW/cm2的紫外光下15分钟，利用聚合诱导相分离的方法，使得可聚合单体交联成聚合物基质，而小分子液晶和离子液体从聚合物基质中相分离，形成含离子液体的液晶微滴，从而获得离子液体掺杂聚合物分散液晶层。

[0087] 器件制备完成后，利用温度、交流电场和直流电场测试具体实施例1所制备的器件的光透过率和变色性能。

[0088] 图5为根据本发明具体实施例1所制备的变色器件(a)聚合物基质微观形貌和(b)电光曲线图(交流电，100Hz)。多孔的聚合物形貌证明了聚合物分散液晶结构的形成，而电光曲线图则说明利用交流电场可以调控具体实施例1所制备的变色器件的光透过率。

[0089] 图6为根据本发明具体实施例1所制备的变色器件在不同温度下的(a)可见光透过曲线，(b)偏光照片和(c)实物照片。从图6(a)中可以看出，温度为20℃时，器件的光透过率低于5％。而在35℃及以上温度，器件光透过率明显提高。图6(b)偏光照片则证明了在20℃时，器件呈现出许多微小的亮点，这是聚合物分散液晶典型的织构。而在35℃时，偏光显微镜呈现暗场，表明聚合物分散液晶中的小分子液晶发生了相变，处于各向同性态。而图6(c)中实物照片也证明，在20℃时，器件呈现出光散射状态，导致底部的图标模糊不清。而随着温度的升高，器件逐渐变得透明。当在35℃时，器件呈透明状，底部的图标也清晰可见。因此，测试表明，温度可以通过控制小分子液晶的相变来调控离子液体掺杂聚合物分散液晶器件的光透过率。

[0090] 图7为根据本发明具体实施例1所制备的变色器件在施加直流电场(4.0V)前后的实物照片。当对具体实施例1所制备的变色器件施加直流电场后，器件从无色状态变为绿色(着色态)。这表明，可以通过直流电场调控所述器件的颜色。

[0091] 图8为根据本发明具体实施例1所制备的变色器件在(a)无电场，(b)交流电场(70V，100Hz)和(c)偏压电场(交流电场80V+直流电场4.0V)状态下的实物照片。当具体实施例1所制备的变色器件处于无电场状态下，器件为无色散射态(图8(a))。对具体实施例1所制备的变色器件施加交流电场后，器件变为无色透明态(图8(b))。在交流电场基础上，继续施加直流电场，器件变为着色透明态(图8(c))。

[0092] 图9为根据本发明具体实施例1所制备的变色器件在(a)无电场+低温(25℃)，(b)直流电场(4.0V)+低温(25℃)和(c)直流电场(4.0V)+高温(35℃)状态下的实物照片。从图9可以看出，无电场状态下，处于低温的器件为无色散射态。而施加直流电场后，处于低温的器件变为着色散射态。在此基础上，保持直流电场，将器件温度升高至较高温度，器件变为着色透明态。

[0093] 图10为根据本发明具体实施例1所制备的变色器件的功能变色性能：(a)无色散射状态，(b)交流电场(70.0V)下的无色透明状态，(c)去除交流电场后的无色散射状态，(d)高温(35℃)下的无色透明状态，(e)冷却至低温后的无色散射状态，(f)直流电场(4.0V)下低温时的着色散射状态，(g)直流电场(4.0V)下高温时的着色透明状态，(h)去除直流电场并冷却后的无色散射状态，以及(i)再次在交流电场(70.0V)下的无色透明状态。

[0094] 器件制备完成后，由于聚合物分散液晶的光散射性能，器件呈现出无色散射状态(图10(a))。在交流电场(70.0V)下，器件变为无色透明状态，去除交流电场后，器件又变回无色散射状态。在高温(约35℃)下，因小分子液晶发生相变处于各向同性态，器件变为无色透明状态，冷却至低温后，小分子液晶回到各向异性态，器件变回无色散射状态。施加直流电场(4.0V)后，处于低温时的器件从无色变为绿色，呈现着色散射状态。升高温度并保持直流电场，器件变为着色透明状态。去除直流电场并冷却后，器件又变回无色散射状态。并且，所述器件能够再次在交流电场(70.0V)下变为无色透明状态(图10(i))。

[0095] 对比例1

[0096] 一种聚合物分散液晶器件

[0097] 首先制备液晶盒，将两片ITO透明导电层组装成液晶盒，并利用间隔垫控制液晶盒的厚度在20微米，之后对液晶盒进行封装。

[0098] 其次，将32.5wt％可聚合单体、67.2wt％小分子液晶和0.3wt％引发剂充分混合均匀，并注入已封装的液晶盒中。

[0099] 具体地，可聚合单体由11.1wt％聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA 400)、44.5wt％甲基丙烯酸异龙脑酯(IBMA)、22.2wt％甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)和22.2wt％甲基丙烯酸环己酯(CHMA)组成。小分子液晶选用4'‑正戊基‑4‑氰基联苯(5CB)。引发剂选用2,2‑二甲氧基‑2‑苯基苯乙酮(光引发剂651)。

[0100] 接着，将上述液晶盒室温放置，并曝光于紫外光下15分钟，利用聚合诱导相分离的方法，使得可聚合单体交联成聚合物基质，而小分子液晶从聚合物基质中相分离出来，从而获得聚合物分散液晶层。

[0101] 器件制备完成后，利用直流电场测试对比例1所制备的器件的变色性能。

[0102] 图11为对比例1所制备的聚合物分散液晶器件在施加直流电场(4.0V)前后的实物照片。从图11中可以看出，不含离子液体的聚合物分散液晶器件在直流电场下无法呈现变色性能。

[0103] 上述具体实施例1以及对比例1测试结果表明，具体实施例1中的器件由于含有离子液体掺杂的聚合物分散液晶层，既能实现透过率可调性能，还能实现颜色变化。具体实施例1所制备的器件可以通过温度和交流电场来调控透过率的变化，通过直流电场来调控颜色的变化。对具体实施例1所制备的器件施加不同的刺激或者刺激组合，器件的光学状态可以在无色透明态、无色散射态、着色透明态和着色散射态之间切换。

[0104] 具体实施例2

[0105] 一种离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件

[0106] 与具体实施例1不同之处在于，可聚合单体的含量为32.5wt％、小分子液晶的含量为65.2wt％、离子液体的含量为2.0wt％、引发剂的含量为0.3wt％。

[0107] 具体实施例3

[0108] 一种离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件

[0109] 与具体实施例1不同之处在于，可聚合单体的含量为32.5wt％、小分子液晶的含量为63.2wt％、离子液体的含量为4.0wt％、引发剂的含量为0.3wt％。

[0110] 具体实施例4

[0111] 一种离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件

[0112] 与具体实施例1不同之处在于，紫外光下曝光时间为20分钟。

[0113] 具体实施例5

[0114] 一种离子液体掺杂聚合物分散液晶的变色器件

[0115] 与具体实施例1不同之处在于，可聚合单体为10.0wt％聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA 400)、45.0wt％甲基丙烯酸异龙脑酯(IBMA)、22.5wt％甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)和22.5wt％甲基丙烯酸环己酯(CHMA)。

[0116] 综上，本发明提出的技术方案具备如下技术效果：

[0117] 本发明将离子液体和聚合物分散液晶相结合，一方面通过液晶分子的取向变化或者相变来调控器件的透过率，另一方面通过对液晶与离子液体之间的相互作用的控制来调节器件的颜色，因而能够实现多重刺激响应功能。

[0118] 此外，采用本发明制备的变色器件存在四种状态，分别为无色透明态、无色散射态、着色透明态、着色散射态。利用温度、交流电场可以调控所述变色器件的透过率，利用直流电场可以调控所述变色器件的颜色。

[0119] 请注意，以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。