隨著智能電子顯示材料的迅速發(fā)展,單一功能的設(shè)備已經(jīng)不能滿足人們的應(yīng)用需求,集成多功能的能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換設(shè)備在智能和交互模式中融入了新穎的特性和功能,成為產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點(diǎn)。電致變色作為智能領(lǐng)域的一個(gè)重要技術(shù)正逐漸受到人們的重視,它能夠根據(jù)外界電壓可逆地發(fā)生顏色的變化,而顏色是人們對(duì)物體最直觀的視覺(jué)感受。將不同功能的傳感器與電致變色進(jìn)行集成就能將外部環(huán)境或人自身狀態(tài)變化反饋給人,而柔性電致變色器件在智能可穿戴以及變色偽裝方面有巨大的應(yīng)用潛力。但如何選擇合適的電致變色材料和電解質(zhì),調(diào)控器件的工藝條件,是制備大面積柔性電致變色器件需要解決的問(wèn)題。本論文以聚(3-己基噻吩)(P3HT)和聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)/聚苯乙烯磺酸鹽(PEDOT:PSS)薄膜為主要研究對(duì)象,制備了聚偏氟乙烯(PVDF)/離子液體(ILs)和聚偏氟乙烯(PVDF)/1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)復(fù)合凝膠態(tài)電解質(zhì),用熱壓法將變色層和電解質(zhì)組裝成柔性電致變色器件,并對(duì)器件的變色性能進(jìn)行改善。主要研究?jī)?nèi)容如下:以PVDF為聚合物基體,1 mol/L的的高氯酸鋰/碳酸丙烯酯(LiClO_4/PC)為液態(tài)電解質(zhì),添加不同含量的ILs,制備了PVDF/ILs復(fù)合凝膠態(tài)電解質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn),50%ILs的比例的復(fù)合凝膠態(tài)電解質(zhì)性能最佳,離子電導(dǎo)率為7.48×10~-33 S/cm,在525 nm下具有近90%的高透過(guò)率。在室溫下放置14天后離子電導(dǎo)率僅下降了20%。與旋涂法制備的P3HT薄膜組裝成柔性電致變色器件,器件的光調(diào)制范圍為20%、著色時(shí)間為5 s,褪色時(shí)間為12 s。著色效率高達(dá)361.0cm~2/C。該器件表現(xiàn)出良好的電致變色性能。為了解決PVDF/ILs復(fù)合電解質(zhì)與柔性基底接觸不好的問(wèn)題,制備了與柔性基底貼合更好的PVDF/NMP復(fù)合凝膠電解質(zhì),研究發(fā)現(xiàn),離子電導(dǎo)率σ為2.46×10~-33 S/cm,300–800 nm紫外-可見(jiàn)區(qū)域具有較高的透過(guò)率,大致在80%以上。以P3HT噴涂制備的大面積薄膜和PVDF/NMP復(fù)合凝膠電解質(zhì)組裝的器件具有良好的電致變色性能,光調(diào)制范圍為17%,著色時(shí)間為42 s,褪色時(shí)間為10 s,著色效率為302.6 cm~2/C,具有不錯(cuò)的循環(huán)壽命,對(duì)近紅外光有一定阻隔作用,能在斷電后保持一定時(shí)間的顏色并在彎折狀態(tài)下也具有較好的變色性能。使用絲網(wǎng)印刷法制備了大面積的PEDOT薄膜作為電致變色層,并沿用PVDF/NMP復(fù)合凝膠電解質(zhì)一起組裝成大面積柔性電致變色器件。探究了不同絲網(wǎng)印刷PEDOT的層數(shù)對(duì)器件電致變色性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),絲網(wǎng)印刷2層PEDOT的薄膜具有不錯(cuò)的致密性和高的初始透過(guò)率(在645 nm下具有70%)。其組裝的器件具有高的光調(diào)制范圍(△T為31%),較好的響應(yīng)時(shí)間(著色時(shí)間為34 s,褪色時(shí)間為22 s),高著色效率(CE=702.4 cm~2/C)和一定的循環(huán)穩(wěn)定性,能在斷電后保持一定時(shí)間的顏色并在彎折狀態(tài)也具有較好的變色性能。
【學(xué)位單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TB383.2;TN383.1
【部分圖文】：

在電致變色材料中發(fā)生摻雜或去摻雜，因而表現(xiàn)為不同顏色的氧化還原態(tài)[9,10]。電致變色材料按材料類型可分為無(wú)機(jī)電致變色材料和有機(jī)電致變色材料兩大類。其中無(wú)機(jī)電致變色材料一般具有著色效率高、循環(huán)可逆性好、化學(xué)穩(wěn)定性好、薄膜成型加工方式多等特點(diǎn)。有機(jī)電致變色材料一般響應(yīng)時(shí)間快、顏色可調(diào)性高，最常見(jiàn)的是導(dǎo)電聚合物，其單體的分子結(jié)構(gòu)易于設(shè)計(jì)，不同單體聚合后的吸收帶各不相同，經(jīng)過(guò)電化學(xué)摻雜后，能明顯提高導(dǎo)電性且摻雜程度可通過(guò)電壓調(diào)控。1.3.1 無(wú)機(jī)電致變色材料無(wú)機(jī)電致變色材料一般由過(guò)渡金屬氧化物或其衍生物組成[11]。根據(jù)變色的方式主要分為陰極變色材料和陽(yáng)極變色材料。陰極變色研究較多的材料主要有WO3和普魯士藍(lán)等。陽(yáng)極變色研究較多的材料主要有 NiO 和 V2O5等。常見(jiàn)的過(guò)渡金屬變色材料如圖 1.1 所示

一定范圍內(nèi)可以通過(guò)控制電壓來(lái)決定摻雜程度，作為一種主要的電致變色材料導(dǎo)電聚合物的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，例如，色彩豐富，光學(xué)對(duì)比度高，響應(yīng)速度快低電壓驅(qū)動(dòng)，因此受到科學(xué)家的廣泛研究。常見(jiàn)的導(dǎo)電共軛聚合物有聚苯胺(Polyanilines)、聚吡咯類(Polypyrroles)、聚噻吩類(Polythiophenes)[49]。（1）聚苯胺類自從 1826 年德國(guó)化學(xué)家 Otto 通過(guò)熱解蒸餾靛藍(lán)首次制得苯胺(aniline)來(lái)，聚苯胺（PANI）已經(jīng)成為最常見(jiàn)的導(dǎo)電聚合物之一。作為一種典型的電變色材料，PANI 因其高導(dǎo)電性，優(yōu)異的環(huán)境穩(wěn)定性，快速響應(yīng)時(shí)間，低成本成為研究的焦點(diǎn)。隨著摻雜程度的增加，PANI 有四種不同顏色的氧化還原狀態(tài)。它們PANI-LB（黃色）、PANI-ES（綠色）、PANI-EB（藍(lán)色）和 PANI-PB（紫色[50]。然而，聚苯胺在氧化還原過(guò)程中的體積會(huì)隨著離子的遷入與脫出而改變，致電致變色性能下降。此外，PANI 成型加工性較差，在許多有機(jī)溶劑中溶解非常低，其機(jī)械性能也較差，降低了它在許多領(lǐng)域的性能和可用性[51]。

們首次合成出無(wú)取代的聚噻吩。這種無(wú)取后的氧化態(tài)顯藍(lán)色，但其氧化態(tài)很不穩(wěn)定，研究者發(fā)現(xiàn)在噻吩環(huán)的β-取代位上容易過(guò)程中偶聯(lián)的發(fā)生最小化，產(chǎn)生更規(guī)則的吩具有相對(duì)高的環(huán)境穩(wěn)定性，并且能夠通的聚噻吩衍生物。它們的電致變色性能可復(fù)雜的步驟，并且可以使用溶液流延，旋定形的膜。3HT）是聚噻吩衍生物中一種常用的導(dǎo)電環(huán)的β-取代位上引入己基得到。通過(guò)引入散的鏈填充并在導(dǎo)電聚合物的氧化還原轉(zhuǎn)電致變色性能。P3HT 成型加工性好，空到廣泛應(yīng)用。
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 浦鴻汀,黃平;電致變色器件用聚合物電解質(zhì)材料的研究進(jìn)展[J];功能材料與器件學(xué)報(bào);2005年02期

2 吳正華 ,偰正才 ,楊芳;透射式電致變色器件的實(shí)驗(yàn)研究[J];光電子學(xué)技術(shù);1989年02期

3 陳永軍,林永昌;電致變色器件的結(jié)構(gòu)[J];光電子技術(shù);1996年01期

4 忻云龍，忻賢堃;全固體互補(bǔ)電致變色器件研究[J];上海師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1995年03期

5 周桂明;連軍濤;范香翠;黃成亮;張偉;于名訊;潘士兵;;三氯化鈰摻雜聚苯胺電致變色器件的制備與表征[J];工程塑料應(yīng)用;2012年03期

6 劉平;王娟;關(guān)麗;臘明;蔣傳煜;童真;鄧文基;;電致變色聚噻吩及其固態(tài)電致變色器件的制備[J];華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年07期

7 李曉霞;張勝虎;許鵬程;;聚苯胺基柔性電致變色器件的設(shè)計(jì)與研制[J];紅外與激光工程;2006年S5期

8 張公正;四十宮龍德;;聚合物全固態(tài)電致變色器件的制備及性能[J];功能材料與器件學(xué)報(bào);2006年03期

9 黃士勇,曲風(fēng)欽,苗曄,孟兆坤;全固態(tài)電致變色器件工藝技術(shù)研究[J];真空科學(xué)與技術(shù);2001年02期

10 宋偉偉;王躍川;;紫精-普魯士藍(lán)凝膠電致變色器件的制備[J];影像科學(xué)與光化學(xué);2018年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前8條

1 吳星明;自供能電致變色器件的電解質(zhì)研究及器件結(jié)構(gòu)探索[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2017年

2 李華;基于聚苯胺的兼容型紅外電致變色器件研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

3 李海玲;新型WO_3電致變色器件的制備及性能研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2015年

4 李梅;新型紫精化合物及多功能電致變色器件的探索與開(kāi)發(fā)[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

5 楊樹(shù)威;新型自供能電致變色材料和器件的探索及研發(fā)[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

6 杜青;供體—受體型共軛聚合物在電致變色器件中的應(yīng)用[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

7 韋友秀;基于V_2O_5薄膜的電致變色器件的研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

8 李海增;三氧化鎢基無(wú)機(jī)電致變色薄膜材料設(shè)計(jì)、制備與性能研究[D];東華大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 徐開(kāi)軒;多彩柔性電致變色器件的制備與研究[D];東華大學(xué);2019年

2 黃偉;基于WO_3薄膜的電致變色器件研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2019年

3 朱睿;聚合物疊層復(fù)合材料及其電致變色器件的設(shè)計(jì)制備與性能研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2019年

4 周嵚;基于低共熔溶劑的銀電致變色器件[D];上海師范大學(xué);2019年

5 徐放;新型自褪色多功能及快速響應(yīng)自供能電致變色器件的研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2019年

6 汪文靜;復(fù)合準(zhǔn)固態(tài)聚合物電解質(zhì)在電致變色器件中的探索與研發(fā)[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2018年

7 段峰;基于金屬納米線透明電極的電致變色器件設(shè)計(jì)研究[D];五邑大學(xué);2018年

8 張馳;超小工作尺寸色彩可調(diào)控的全固態(tài)電致變色器件[D];山東大學(xué);2016年

9 李菲;普魯士藍(lán)電致變色器件的制備與性能[D];上海第二工業(yè)大學(xué);2018年

10 蘇云;纖維素納米晶基紫精電致變色器件的制備及應(yīng)用研究[D];青島科技大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2837074