电致变色高分子

5.2.4.3 电致变色高分子材料的应用
• 智能窗 • 智能窗(Smart Window)是用具有变色可逆性和连续可调性 的电致变色材料与玻璃制成的,具有透光、传热等的动态可 调性。智能窗是电致变色材料最主要的应用方向。 • 智能窗通常有5层结构,由数层薄膜材料组成,其基本结构如 图所示。
• 其中TC(透明导电层)连接外加电源,EL(电解质层)是离子 导体,连接EC(电致变色层)和CE(离子储存层,第二电致变 色层)。 • 导电层与玻璃构成导电玻璃,而电致变色层、离子贮存层 和电解质层是该结构的主体。 • 其中电致变色层是“智能”体现的关键,离子贮存层是起 平衡离子作用的,相当于可逆电极,该层逐渐倾向于被第 二电致变色膜层所替代。 • 第二电致变色膜一般选用与电致变色膜颜色互补的物质, 在施以反电压时,颜色变化达到一致而互相加强。此外, 第二电致变色膜仍然起到平衡离子的作用。 • 各层膜的厚度视具体要求而定,通常为几十至几百纳米。
图表示出了不同电压,聚苯胺薄膜颜色在 黄色( -0.7V) -黄绿色-绿色(0V) -深绿色蓝绿色-蓝色(0.2~0.3V) -紫色(0.5V) -褐色 (0.7V)之间的可逆变化。
侧链带有电致变色结构的高分子材料
• 相对于主链共扼型导电聚合物,这种类型的电致变色材 料既有小分子变色材料优异的变色性能,又有高分子材 料的稳定性和易加工成膜性,具有很好的发展前景。 • 这类材料是通过接枝或者共聚反应等高分子化的手段, 将小分子电致变色结构连接到聚合物的侧链上。 • 通过高分子化处理后,一般原来小分子的电致变色性能 会保持下来或者改变很小。 • 因此,可以认为该复合高分子电致变色材料的变色机理 与接入的小分子相同。
• 比如将紫精基团接枝到聚合物链上后,整个复合高分子材 料经氧化或还原同样会呈现紫精小分子的颜色变化。 •
高分子化的金属络合物
• 将具有电致变色性能的金属配合物通过高分子化方法 连接到聚合物主链上可以得到具有高分子特征的金属 配合物电致变色材料。 • 和侧链带有电致变色结构的高分子材料一样,其电致变 色性能也是主要取决于金属络合物,而机械性能和加工 成膜性能则取决于高分子骨架。
无眩反光镜
• • • • • • • • 在电致变色器件中设置一反射层 电致变色层具有光选择性吸收的特性 发生电致变色时 可以有效调节反射光线 成为无眩反光镜 用于交通工具的后视镜 可避免强光刺激 增加交通的安全性
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信息显示器
• 电致变色材料凭借其电控颜色改变用于机械指示仪表盘、 记分牌、广告牌以及公共场所大屏幕显示屏等新型信息显 示器件的制作。 • 具有无视盲角、对比度高、驱动电压低、色彩丰富、电耗 低、不受光线照射影响
电色信息存储器
• 电致变色材料具有开路记忆功能，可用于储存信息。 • 利用多电色性材料，以及不同颜色的组合可以用来记录彩 色连续的信息。 • 其功能类似于彩色照片 • 又具有底片类材料所不具备的擦除和改写性质。
• 类型
主链共轭型导电高分子 侧链带有电致变色结构的高分子材料 高分子化的金属络合物 小分子电致变色材料与高分子的共混物
主链共轭型导电高分子材料
• 其在发生 氧化还原掺杂时，分子轨道能级发生改变，可引 起颜色可逆变化。
• 所有的主链共轭型导电高分子都是潜在的电致变色材料。
• 这类电致变色材料通常是一些芳香化合物的导电高聚物,主 要有聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚呋喃和吲哚和它们的衍 生物等。
5.2.4 电致变色高分子
5.2.4.1 电致变色现象与电致变色材料 5.2.4.2 高分子电致变色材料和变色机理 5.2.4.3 电致变色高分子材料的应用
ห้องสมุดไป่ตู้5.2.4.1 电致变色现象与电致变色材料
• 概念 电致变色是指在外加电压的感应下，物质的 光吸收或光散射特性发生变化的现象，简称变色 现象。 电致变色材料是指在外电场及电流的作用下， 可发生色彩变化的材料即为电致变色材料。
• 目前该类材料中研究较多的是高分子酞菁。 • 当酞菁上含有氨基和羟基时,可以利用其化学活性,采用电 化学聚合法合成高分子化的酞菁。
小分子电致变色材料与高分子的共混物
• • • • • • 将各种电致变色材料与高分子材料共混进行高分子化改性。 小分子电致变色材料与常规高分子共混 高分子电致变色材料与常规高分子共混 高分子电致变色材料与其他电致变色材料共混 工艺条件简单、材料易得 电致变色性质、使用稳定性、可加工性得到改善
• 分类
颜色单向变化的不可逆变色材料
按颜色变化过程
颜色双向改变的可逆变色材料
按材料的结构特征
无机电致变色材料
有机电致变色材料
• 有机电致变色材料
有机小分子电致变色材料
高分子电致变色材料
有机阳离子盐类：紫罗精类化合物 有机小分子电致变 色材料 带有有机配 位体的金属 络合物 ： 酞菁络合物
5.2.4.2高分子电致变色材料和变色机理