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导电聚合物基电致变色器件的制备及机理研究

董子尧  
【摘要】:电致变色器件由于其独特的光-电特性,在新型显示器件、电子墨镜和信息存储器件、军事伪装、可调反射率汽车后视镜,以及可自动调光节能的智能窗等诸多领域都有着巨大的应用前景。本文对组成电致变色器件的几层材料分别进行了研究,制备了PDBrTh变色薄膜、TiO_2-CeO_2复合薄膜、PMMA基复合凝胶电解质,成功的组装了对称与非对称型大面积电致变色器件、侧面平行结构电致变色器件、双变色层电致变色器件以及柔性电致变色器件。 我们分别利用恒电流、恒电压法,以三氟化硼乙醚溶液(BFEE)为电解质,聚合得到了高性能的聚(3,4-二溴噻吩) (PDBrTh)薄膜,能够在亮红色和蓝色之间实现可逆变化,最快响应时间达到1.21s,循环寿命可达到1800圈。 以PMMA为聚合物基底,PC为溶剂,以纳米稀土氧化物为无机填料,制备了PMMA-PC-LiClO4-χwt%稀土氧化物的电解质薄膜。通过SEM、XRD、红外等分析方法研究电导率、结晶形态,化学结构,发现添加1.3wt% Y2O3后电导率达到最大,为7.4×10-4S/cm,比未添加时提高了近3倍,且有效地减少了气泡的产生。 使用凝胶-溶胶法合成了TiO_2-CeO_2复合薄膜,对其进行了电化学、光学等方面的测试,得到循环可逆值K为95.6%。,电荷储存量为9.46 mC·cm-2的离子储存薄膜。 利用上述制备的各层材料,我们组装了对称型与非对称型大面积电致变色器件,得到了对比度为23%,响应时间为0.9s的器件,并分析了其变色机理;组装了侧面平行结构的电致变色器件,证明了离子是平行于电致变色层材料传输的,测试了其开路记忆为9h,并将此结构应用在变色锂离子电池中进行了初步摸索;组装了双变色层器件,结果显示其对比度、响应时间均有所提高,而且还出现了颜色的层层叠加效应;除此之外,我们还尝试了聚苯胺基的柔性电致变色器件的制备,得到了绿色-蓝色可逆变化的柔性器件,为进一步研究制备柔性显示器件做出了贡献。


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