電致變色是在外加電場的作用下,材料的光學(xué)吸收率、透過率、反射率或發(fā)射率發(fā)生可逆變化的現(xiàn)象。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,電致變色技術(shù)在智能窗、汽車后視鏡、顯示器等民用領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。此外電致變色器件可變的紅外發(fā)射率調(diào)節(jié)能力使得它在衛(wèi)星智能熱控和動(dòng)態(tài)軍事偽裝領(lǐng)域的應(yīng)用也逐漸受到關(guān)注。在電致變發(fā)射率器件中,電解質(zhì)作為離子傳輸通道,對(duì)器件的循環(huán)穩(wěn)定性、紅外發(fā)射率調(diào)制能力和響應(yīng)時(shí)間等有重要影響。近年來,由聚合物基體和高導(dǎo)電的離子液體組成的離子凝膠電解質(zhì)同時(shí)具備高分子材料和離子液體的優(yōu)點(diǎn),有望解決傳統(tǒng)電解質(zhì)存在的問題,但將離子凝膠電解質(zhì)應(yīng)用于電致變發(fā)射率器件的研究幾乎沒有報(bào)道。因此,研究高性能離子的凝膠電解質(zhì)對(duì)電致變發(fā)射率器件的實(shí)際應(yīng)用有著重要意義。采用聚苯胺薄膜作為器件的發(fā)射率調(diào)節(jié)層。首先,研究了不同離子液體體系對(duì)聚苯胺薄膜循環(huán)穩(wěn)定性和氧化還原行為的影響。通過對(duì)在不同離子液體中循環(huán)的聚苯胺薄膜的氧化和還原態(tài)進(jìn)行XPS分析,闡明聚苯胺在氧化還原過程中的離子嵌入/脫出機(jī)制。此外,結(jié)果表明在離子液體中摻雜鋰鹽不僅會(huì)提高聚苯胺薄膜的電化學(xué)活性,還會(huì)提高薄膜的紅外發(fā)射率調(diào)節(jié)能力。聚苯胺薄膜在BMIBF... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

典型導(dǎo)電

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文4構(gòu)，不溶于有機(jī)溶劑，難以應(yīng)用，但這啟發(fā)了許多研究人員開始研究PTh的衍生物。其中聚3,4–乙烯二氧噻吩（PEDOT）是研究最廣泛且電致變色性能較好的一種衍生物。1994年研究人員開始對(duì)PEDOT的電致變色性能進(jìn)行研究，PEDOT在電化學(xué)摻雜時(shí)呈現(xiàn)高透過的天藍(lán)色，在電化學(xué)去摻雜時(shí)呈現(xiàn)深藍(lán)色。PEDOT相對(duì)于PTh具有溶解性好、電導(dǎo)率高、穩(wěn)定性好等優(yōu)勢，但其穩(wěn)定性和加工性能較差。PPy及其衍生物也被廣泛應(yīng)用于電致變色領(lǐng)域。PPy可從氧化態(tài)的的藍(lán)紫色變?yōu)檫�原態(tài)的黃綠色。PPy具有合成簡便、環(huán)境穩(wěn)定性良好，可以通過在合成期間改變摻雜劑的種類來改變其表面電荷特性的優(yōu)點(diǎn)[32]。(a)PEDOT(b)PPy圖1-1典型導(dǎo)電聚合物的結(jié)構(gòu)式聚苯胺及其衍生物是導(dǎo)電聚合物中研究最多的。它的分子結(jié)構(gòu)模型如圖所示：圖1-2聚苯胺的分子結(jié)構(gòu)模型聚苯胺的結(jié)構(gòu)中y值代表了聚苯胺的氧化狀態(tài)。當(dāng)y=0時(shí)，聚苯胺處于苯式結(jié)構(gòu)和醌式結(jié)構(gòu)交替出現(xiàn)的完全氧化狀態(tài)；當(dāng)y=0.5時(shí)，聚苯胺處于中間氧化態(tài)，為苯二胺和醌二亞胺的交替結(jié)構(gòu)；當(dāng)y=1時(shí)，聚苯胺完全由苯式結(jié)構(gòu)組成，處于完全還原態(tài)。本征態(tài)聚苯胺基本上是不導(dǎo)電的，因此要將其進(jìn)行質(zhì)子酸摻雜，增大其電導(dǎo)率。質(zhì)子酸摻雜時(shí)，分子鏈上的亞胺氮原子首先發(fā)生質(zhì)子化，生成極化子使摻雜價(jià)帶上出現(xiàn)空穴，分子內(nèi)醌環(huán)消失，電子云重新分布，氮原子上的正電荷離域到大共軛π鍵中，聚苯胺產(chǎn)生導(dǎo)電性[33]。其摻雜機(jī)理模型如下圖所示：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文5圖1-3聚苯胺摻雜導(dǎo)電機(jī)理[33]聚苯胺在不同的氧化還原狀態(tài)下?lián)碛胁煌念伾�，可從完全還原態(tài)的黃色變?yōu)椴糠謸诫s氧化態(tài)的綠色，未摻雜部分氧化態(tài)的藍(lán)色和完全氧化態(tài)的紫色。聚苯胺合成簡便、成本低、導(dǎo)電性好，具有多種顏色變化，因此是導(dǎo)電聚合物中研究最為廣泛的。1.3電致變發(fā)射率器件簡介1.3.1電致變發(fā)射率器件的結(jié)構(gòu)電致變色器件通常是由透明電極層、離子存儲(chǔ)層、離子傳導(dǎo)層、電致變色層和透明電極層組成的。透明電極層一般采用錫摻雜氧化銦（ITO）、氟摻雜氧化錫（FTO）等，作用是導(dǎo)電，為電致變色提供電常離子存儲(chǔ)層又稱為對(duì)電極層，它的作用是存儲(chǔ)對(duì)離子，平衡電荷。離子傳導(dǎo)層又稱電解質(zhì)層，它是電致變色層與離子存儲(chǔ)層之間的離子通道，起到傳輸離子，阻隔電子的作用。應(yīng)用于電致變色器件的電解質(zhì)應(yīng)滿足以下要求：（1）較高的離子電導(dǎo)率，一般大于0.1mS/cm；（2）較低的電子電導(dǎo)率；（3）較好的電化學(xué)穩(wěn)定性。電解質(zhì)分為液體、固體和凝膠三種。液體電解質(zhì)一般由鋰鹽和電解液組成，電導(dǎo)率高但易泄露；固體電解質(zhì)由聚合物與電解液組成，穩(wěn)定性好，易封裝但電導(dǎo)率低；凝膠電解質(zhì)由聚合物與電解液組成，電導(dǎo)率高且易封裝，因此凝膠電解質(zhì)在電致變色領(lǐng)域的應(yīng)用愈發(fā)廣泛。電致變色層是電致變色器件的核心，主要由電致變色材料組成，應(yīng)具有較高的電導(dǎo)率和光譜調(diào)制范圍。目前應(yīng)用最為廣泛的電致變色器件都是由這五層結(jié)構(gòu)組成的。

【參考文獻(xiàn)】：
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