能調節光通量的機器人面罩及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于玩具領域，更具體涉及一種能調節光通量的機器人面罩及其制作方法。
【背景技術】
[0002]機器人面罩屬于仿生玩具，具有人類面孔，能夠逼真的模擬真人的外形，目前一般機器人面罩采用塑料或者金屬等材料，光學不透明。

【發明內容】

[0003]基于【背景技術】存在的技術問題，本發明針對【背景技術】存在的問題，提供能自動調節光通量的機器人面罩及其制作方法，其對自供能電致變色器件的結構和制作工藝都進行了改進，從而制得透光率響應時間短，光電能量轉換效率高的機器人面罩。
[0004]本發明的目的通過以下技術方案實現:
[0005]一種能調節光通量的機器人面罩的制作方法，包括:組裝面罩、電致變色器件和控制裝置:
[0006]一、控制裝置的制作步驟如下:
[0007](I)制作可調開關，用于連接電致變色器件和控制裝置；
[0008](2)制作控制電路，用于根據外界光強調節施加電致變色器件的電流，當外界光變強時調大電流，當外界光變弱時調小電流；
[0009]二、機器人面罩的電致變色器件制作步驟如下:
[0010](I)WO3納米薄膜材料電致變色電極制備:
[0011]a.對特定尺寸的鋼化玻璃表面磁控濺射氟摻雜氧化錫(FTO)薄膜，厚度約為320_360nm ；
[0012]b.對其進行高溫退火處理，得到強度較高的FTO導電玻璃，然后按照超純水、丙酮、乙醇的順序將FTO導電玻璃依次超聲清洗15min，烘干備用；然后，利用磁控濺射法在FTO玻璃上鍍W膜，其厚度為200-220nm ；ff膜用作胃03納米線的生長源；
[0013]c.配制0.2mol/L的鎢酸鈉水溶液，然后滴加3mol/L的鹽酸至不再產生沉淀為止，將所得沉淀經離心洗滌后溶于雙氧水中得到透明溶膠，將透明溶膠涂于鍍有W膜的ITO導電玻璃表面，在400-420°C下煅燒40min得到WO3晶種層；
[0014]d.將上述得到的帶有WO3晶種層的FTO導電玻璃放入箱式高溫爐中，通入Ar保護氣，加熱至400-420°C，保溫4-4.5小時，后自然降溫至室溫，即得到圓柱形WO3納米棒陣列薄膜，即得到電致變色電極；
[0015]其中納米棒長度為0.5-0.6 μ m，納米棒密度約106/cm2。
[0016](2)改進的ZnO納米線薄膜光敏電極制備:
[0017]a.對特定尺寸的鋼化玻璃表面磁控濺射氟摻雜氧化錫(FTO)薄膜，厚度約為500-525nm，然后對其進行高溫退火處理，得到強度較高的FTO導電玻璃，然后用乙醇超聲清洗20分鐘后再用紫外臭氧清洗機清洗10分鐘，取出后在N2氣氛中吹干；
[0018]b.將FTO玻璃放入噴金儀中，在FTO表面噴鍍一層金膜作為催化劑，金膜厚度約為l-2nm，后對FTO玻璃依照a步驟的方法再次清洗；
[0019]c.采用二水合醋酸鋅(Zn (CH3C00) 2-2H20)和乙醇胺(Monoethanolamine)以乙二醇甲醚(2-methoxyethanol)為溶劑，配置成50mM等摩爾比的溶膠，然后再緩慢滴入0.02-0.03倍體積的10g/L的海藻糖水溶液，并攪拌均勻形成均勻混合狀態，旋涂到洗凈的FTO基底上，旋涂3次以獲得連續的納米粒子薄膜，每次旋涂之間將基板用紅外燈加熱促進溶劑揮發，最后將基板在大氣中385°C退火半小時，形成大面積均勻分布的ZnO納米粒子種子層，所述種子層的厚度為22-28nm ；
[0020]d.配制0.15M的ZnSOyK溶液，用濃氨水溶液調節pH值到10，將ITO基板放入溶液中，密封后放入95°C的烘箱，2小時候取出，用去離子水清洗，晾干后即得氧化鋅納米線；
[0021]e.將純有機吲哚啉染料D102溶解到體積比為1:1的乙睛和叔丁醇的溶液中，濃度為0.5mM，將ZnO納米線浸泡在D102中，避光保存5小時，取出之后，用無水乙醇沖洗D102敏化后的ZnO納米線，以充分去除通過物理吸附方式吸附到ZnO納米線表面的D102分子，得到改進的光敏電極；
[0022](3)電解液制備:
[0023]配成0.1M LiI和0.0OlM 12的PC溶液，作為自供能電致變色器件的支持電解液。
[0024](4)器件組裝:
[0025]將電致變色電極和光敏電極的有效工作面相對，兩端留出5mm左右寬度的空白導電玻璃作為預留接入外電路的電極，四周用直徑為100 μπι的玻璃珠混合的雙組份航空膠涂抹壓實，使兩個電極間留有10ym的空間，并在此空間內填充電解液，待膠全部固化后得到自供能電致變色器件。
[0026]一種能調節光通量的機器人面罩的制作方法，包括:組裝面罩、電致變色器件和控制裝置:
[0027]—、控制裝置的制作步驟如下:
[0028](I)制作可調開關，用于連接電致變色器件和控制裝置；
[0029](2)制作控制電路，用于根據外界光強調節施加電致變色器件的電流，當外界光變強時調大電流，當外界光變弱時調小電流；
[0030]二、機器人面罩的電致變色器件制作步驟如下:
[0031](I)WO3納米薄膜材料電致變色電極制備:
[0032]a.對特定尺寸的鋼化玻璃表面磁控濺射氟摻雜氧化錫(FTO)薄膜，厚度約為360nm ；
[0033]b.對其進行高溫退火處理，得到強度較高的FTO導電玻璃，然后按照超純水、丙酮、乙醇的順序將FTO導電玻璃依次超聲清洗15min，烘干備用；然后，利用磁控濺射法在FTO玻璃上鍍W膜，其厚度為200nm ；ff膜用作胃03納米線的生長源；
[0034]c.配制0.2mol/L的鎢酸鈉水溶液，然后滴加3mol/L的鹽酸至不再產生沉淀為止，將所得沉淀經離心洗滌后溶于雙氧水中得到透明溶膠，將透明溶膠涂于鍍有W膜的ITO導電玻璃表面，在420°C下煅燒40min得到WO3晶種層；
[0035]d.將上述得到的帶有WO3晶種層的FTO導電玻璃放入箱式高溫爐中，通入Ar保護氣，加熱至400°C，保溫4.5小時，后自然降溫至室溫，即得到圓柱形WO3納米棒陣列薄膜，即得到電致變色電極；
[0036]其中納米棒長度為0.5 μ m，納米棒密度約106/cm2。
[0037](2)改進的ZnO納米線薄膜光敏電極制備:
[0038]a.對特定尺寸的鋼化玻璃表面磁控濺射氟摻雜氧化錫(FTO)薄膜，厚度約為525nm，然后對其進行高溫退火處理，得到強度較高的FTO導電玻璃，然后用乙醇超聲清洗20分鐘后再用紫外臭氧清洗機清洗10分鐘，取出后在N2氣氛中吹干；
[0039]b.將FTO玻璃放入噴金儀中，在FTO表面噴鍍一層金膜作為催化劑，金膜厚度約為Inm,后對FTO玻璃依照a步驟的方法再次清洗；
[0040]c.采用二水合醋酸鋅和乙醇胺以乙二醇甲醚為溶劑，配置成50mM等摩爾比的溶膠，然后再緩慢滴入0.03倍體積的10g/L的海藻糖水溶液，并攪拌均勻形成均勻混合狀態，旋涂到洗凈的FTO基底上，旋涂3次以獲得連續的納米粒子薄膜，每次旋涂之間將基板用紅外燈加熱促進溶劑揮發，最后將基板在大氣中385°C退火半小時，形成大面積均勻分布的ZnO納米粒子種子層，所述種子層的厚度為22nm ；
[0041 ] d.配制0.15M的ZnSOyK溶液，用濃氨水溶液調節pH值到10，將ITO基板放入溶液中，密封后放入95°C的烘箱，2小時候取出，用去離子水清洗，晾干后即得氧化鋅納米線；
[0042]e.將純有機吲哚啉染料D102溶解到體積比為1:1的乙睛和叔丁醇的溶液中，濃度為0.5mM，將ZnO納米線浸泡在D102中，避光保存5小時，取出之后，用無水乙醇沖洗D102敏化后的ZnO納米線，以充分去除通過物理吸附方式吸附到ZnO納米線表面的D102分子，得到改進的光敏電極；
[0043](3)電解液制備:
[0044]配成0.1M LiI和0.0OlM 12的PC溶液，作為自供能電致變色器件的支持電解液。
[0045](4)器件組裝:
[0046]將電致變色電極和光敏電極的有效工作面相對，兩端留出5mm左右寬度的空白導電玻璃作為預留接入外電路的電極，四周用直徑為100 μπι的玻璃珠混合的雙組份航空膠涂抹壓實，使兩個電極間留有10ym的空間，并在此空間內填充電解液，待膠全部固化后得到自供能電致變色器件。
[0047]采用上述制作方法制備得到的機器人面罩。
[0048]選用無機的胃03納米棒陣列薄膜的好處:
[0049]I)有機電致變色材料存在化學性質不穩定、與襯底粘合不夠緊密、抗紫外輻射能力不強等缺點；
[0050]2)無機電致變色材料(三氧化鎢、五氧化二釩、氧化鎳等)研究較早，技術已經比較成熟，在商業上應用已見有報道。
[0051]采用Au作催化劑，在低溫下長有ZnO納米粒子的種子層上進行水熱法生長ZnO納米線。該種方法生長ZnO納米工藝條件簡單、效率高、能夠大面積