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电致变色材料的制备和应用电致变色材料是一类能够通过外加电场或电流改变颜色的材料。
这种材料的制备和应用在科技领域有着广泛的应用，如电子显示器、智能窗户、传感器等。
下面将为您介绍电致变色材料的制备和应用。
一、电致变色材料的制备电致变色材料的制备通常有两种方式：表面离子交换和电极反应。
表面离子交换是指通过吸附、吸附插入等方式将具有不同颜色的化学物质或离子置于材料的表面，在外加电场的作用下，离子在材料的表面形成薄膜，从而实现颜色的变化。
这种方法制备的电致变色材料具有较高的色彩饱和度和稳定性，但制备过程较为复杂。
电极反应是指通过在材料的电极上施加电压，引发电极反应，从而改变材料的电荷状态，进而改变颜色。
这种方法制备的电致变色材料制备简单，但色彩饱和度和稳定性相对较低。
然而，通过研究与改进，目前已有许多电极反应制备的电致变色材料在实际应用中表现出较好的性能。
二、电致变色材料的应用领域1. 电子显示器电子显示器是电致变色材料最常见的应用之一。
通过在材料上施加电场或电流，可实现屏幕的变色和显示功能。
这种技术广泛应用于电子书、智能手表、平板电脑等电子设备上。
2. 智能窗户电致变色材料还可以用于智能窗户的制备。
智能窗户是一种能够调节透光度的窗户，可根据外界光照条件自动调整透光率，避免过多的阳光进入室内。
通过在窗户上涂敷电致变色材料并施加电场，可以实现窗户的透光度调节，提高室内的舒适度和能源利用效率。
3. 传感器电致变色材料还可以用于传感器的制备。
传感器是一种能够感知环境变化并将其转化为电信号的装置，广泛应用于温度、湿度、压力等物理量的测量。
通过在传感器上使用电致变色材料，可以实现对待测环境的实时监测和定量分析。
4. 智能标签电致变色材料还可以用于智能标签的制备。
智能标签是一种能够在商品包装上显示信息的标签，通过在材料上施加电场或电流，可实现标签上的文字、图像或二维码的变化，从而提供更多的信息和互动体验，增加商品的附加值。
电致变色材料的制备及应用近年来，随着科技的不断进步，人们对于电致变色材料的需求也越来越大。
电致变色材料指的是能够通过电流控制其颜色变化的材料，其具有高响应速度、低功率消耗和可调光透过率等特点，被广泛应用于各个行业领域。
本文将介绍电致变色材料的制备及应用。
一、电致变色材料的制备1. 钙钛矿型电致变色材料制备钙钛矿型电致变色材料具有良好的光电性能和热稳定性，是目前电致变色材料研究的热点之一。
其制备一般采用溶剂热法、水热法、凝胶法等方法，其中以溶剂热法制备的钙钛矿型电致变色材料具有制备工艺简单、单晶品质高、光电性能好等优点。
2. 有机电致变色材料制备有机电致变色材料制备相对于无机电致变色材料制备来说更具有灵活性和可塑性。
一般制备有机电致变色材料可以采用化学合成法、物理气相沉积法、溶液法等方法。
其中以化学合成法制备的有机电致变色材料具有结构可控、可调谐等优点，因此在实际应用中较为广泛。
二、电致变色材料的应用1. 光伏领域电致变色材料在光伏领域中的应用主要是通过控制透光率，实现对太阳能电池的调节。
通过电致变色材料的调节作用，可以提高太阳能电池的转换效率、减小热损失，并且可以减少由于太阳能电池发生局部故障导致整个太阳能电池阵列失效的问题。
2. 汽车玻璃领域现在的汽车玻璃一般都采用的是可控透光率的电致变色玻璃，可以根据驾驶员的需要控制玻璃的透光率，实现防晒、隐私保护和能源节省等多种功能。
3. 电子墨水领域电子墨水是电子纸显示的核心技术，其特点是低功耗、高对比度、可扩展性好等。
目前在电子墨水领域中，电致变色材料是主要的颜色切换材料，可以提高电子纸的显示质量和读者的阅读体验。
4. 可穿戴电子设备领域可穿戴电子设备领域中，电致变色材料可以应用于智能眼镜、智能手环等设备中。
通过电致变色材料的切换作用，可以实现对屏幕的显隐和透明度的调节，提高用户的体验和操作便利性。
总之，电致变色材料的制备和应用在当今科技领域中扮演着重要的角色，其在太阳能电池、汽车玻璃、电子墨水、可穿戴电子设备等领域都是不可或缺的技术。
电致变色聚合物材料的制备及其应用近年来，电致变色聚合物材料作为一种新型材料，在诸多领域得到广泛的应用。
其独特的性质让其成为了众多科学家和工程师们研究和探索的领域。
为了更好地认识这种材料，本文将介绍电致变色聚合物材料的制备和应用。
一、电致变色聚合物材料的基本概念首先，我们需要了解电致变色聚合物材料的基本概念。
电致变色聚合物材料指的是一种受电场作用，可以改变其颜色的聚合物材料。
这种材料的颜色改变是可逆的，即在电场作用下，可以改变其颜色，而在去掉电场时可以恢复原色。
这种性质让其在光学、显示、光学通信、光电子学、光学计量等领域中得到广泛的应用。
二、电致变色聚合物材料的制备在制备过程中，电致变色聚合物材料一般需要采取高分子化学和物理化学手段，实现其颜色变化的可控性。
电致变色聚合物材料的制备方式包括物理法、低分子化学法和高分子化学法等方法。
其中，物理法和低分子化学法主要是通过改变材料的晶体结构、聚集态或液晶方向来实现颜色变化。
相比之下，高分子化学法能更好地控制电致变色聚合物材料的颜色变化，因此在实际应用中更为广泛。
三、电致变色聚合物材料的应用电致变色聚合物材料的应用非常广泛，下面我们就来具体介绍一些应用场合。
1. 光学领域电致变色聚合物材料在光学领域中有很广泛的应用。
例如，可以应用在偏光器、光波导、光学调制、光学存储等领域。
此外，电致变色聚合物材料在制造高品质光学透镜和滤光片时也很有用。
2. 显示领域另外一个重要的应用领域是显示领域。
电致变色聚合物材料在电视机、计算机显示器、电子书阅读器等各种显示设备中都有广泛应用。
此外，在可视的智能玻璃技术中，也能够应用电致变色聚合物材料。
3. 光学通信领域电致变色聚合物材料在光学通信领域中也被广泛应用。
例如，可以作为光纤光开关和另一传输设备，改变二者的通断状态。
此外，在现代信息时代，基于电致变色聚合物材料制造的光学计量器也能够发挥很大的效益。
综上所述，电致变色聚合物材料是一种受电场作用，可以改变其颜色的聚合物材料。
电致变色材料的研究进展及其应用研究电致变色材料是一种通过外加电场来改变颜色的材料。
随着科技的发展，电致变色材料逐渐成为了研究领域的热点之一。
本文将介绍电致变色材料的研究进展及其应用研究。
一、电致变色材料的研究进展电致变色材料的研究可以追溯到20世纪50年代。
最早的电致变色材料是银鹏石，但是它的色彩变化缓慢，无法应用到实际生产中。
直到80年代初，氧化钨（WO3）作为电致变色材料被发现，此后，一系列其他的电致变色材料纷纷涌现，如氧化钒（VO2）、氧化钼（MoO3）等等。
同时，研究者们也不断探索新的电致变色材料，并在这基础上开展深入的研究。
目前，电致变色材料的研究已经涉及到了几乎所有的化学元素，包括传统元素如铜、锌、铁等，也包括一些罕见的元素如稀土元素等。
二、电致变色材料的应用研究电致变色材料的应用范围非常广泛，涉及到生活、应用科技、商业等多个领域。
1.智能玻璃智能玻璃是电致变色材料应用最为广泛的领域之一。
智能玻璃可以根据外界光线、温度、湿度等变化而改变玻璃的透明度或者反射率。
这种材料被广泛应用于建筑、交通、家居等领域，目前，已经出现了热辐射式智能窗、电子窗帘等应用。
2.彩色显色电致变色材料可以在外加电场的作用下改变其颜色，这种性质可以被用于色彩显示。
因此，电致变色材料被应用在各种显示器件中，如平板电视、手机屏幕、电子书等。
3.传感应用电致变色材料的颜色变化还可以用于传感应用。
例如，将电致变色材料纳入电路板中，当电路板出现故障时，颜色的变化可以告知用户。
4.防窃听电致变色材料的颜色变化还可以被用于防窃听。
当窃听设备在被检测区域内时，电致变色材料会改变颜色，从而告知用户是否存在窃听器。
5.光伏太阳能电致变色材料的研究还涉及到了光伏太阳能。
当前，太阳能电池的颜色和透明度都比较单一，不符合市场需求。
但是，如果可以将电致变色材料应用于太阳能电池上，这些问题就能够得到有效解决。
三、电致变色材料的未来发展趋势在未来，电致变色材料的研究将会更加深入和广泛。
电致变色材料的研究与开发近年来，随着科技的不断进步，电致变色材料逐渐成为了研究的热点。
电致变色材料是一种能够在外加电场的作用下改变颜色的材料，具有广泛的应用前景。
本文将从电致变色材料的原理、应用以及未来发展方向等方面进行探讨。
一、电致变色材料的原理电致变色材料的原理主要基于电场对材料的影响。
当外加电场施加在电致变色材料上时，材料内部的电荷分布会发生改变，从而导致电子的能带结构发生变化。
这种变化进而影响了材料的光学性质，使其呈现出不同的颜色。
电致变色材料的原理可以分为两种类型：电致变色液晶和电致变色聚合物。
电致变色液晶是一种在电场作用下改变分子排列方式的材料。
液晶分子具有两种排列方式：平行排列和垂直排列。
当外加电场施加在电致变色液晶上时，液晶分子的排列方式会发生改变，从而改变了光的传播方向和偏振状态，使材料呈现出不同的颜色。
电致变色聚合物是一种能够通过改变聚合物链的构象来实现颜色变化的材料。
聚合物链的构象受到外界电场的影响，当电场作用在聚合物上时，聚合物链的构象会发生改变，从而改变了材料的光学性质。
电致变色聚合物具有响应速度快、耐久性好等优点，因此在染料、光电显示等领域有着广泛的应用。
二、电致变色材料的应用电致变色材料具有广泛的应用前景，特别是在光电显示、智能眼镜、光电调节器等领域。
在光电显示领域，电致变色材料可以用于制造智能窗户、电子纸等产品。
通过改变电场的作用，智能窗户可以实现自动调节室内光线的功能，提高室内的舒适度。
电子纸则可以模拟纸张的阅读体验，具有较低的功耗和更好的可读性。
在智能眼镜领域，电致变色材料可以用于制造可调节透明度的眼镜片。
通过改变电场的作用，智能眼镜可以实现自动调节镜片透明度的功能，适应不同光线环境下的使用需求。
这种眼镜可以有效保护眼睛，减少眼疲劳。
在光电调节器领域，电致变色材料可以用于制造可调节光透过率的窗户、车窗等产品。
通过改变电场的作用，光电调节器可以实现自动调节光透过率的功能，提高室内的舒适度，减少室内温度的变化。
聚苯胺红外电致变色器件研究进展
陈渊泽;牛春晖;王雷;杨明庆;张世玉;吕勇
【期刊名称】《材料导报》
【年(卷),期】2024(38)5
【摘要】电致变色是材料反射、吸收等光学性质在外加电场驱动下发生稳定、可逆变化的现象,在不同波段可表现为颜色、红外发射率等变化。
红外电致变色器件(IR-ECDs)能够动态调节物体的红外光学特性,在自适应伪装、热管理等应用中受到广泛关注。
作为最有代表性的有机电致变色材料,聚苯胺(PANI)制备方法简单,电化学性能优异,在多波段电致变色领域有着巨大的潜在应用价值。
本文从电致变色器件结构出发,介绍了从可见电致变色到红外电致变色的原理和器件结构的演变,对近年来增强聚苯胺红外电致变色器件性能的策略和最新进展进行了归纳和分析,讨论了其多功能化应用的拓展方向,最后对所面临的挑战与未来的发展方向进行了总结与展望,为今后发展优异性能的IR-ECDs提供了参考,希望能够对本领域研究者有所启发,促进电致变色领域的发展。
【总页数】10页(P249-258)
【作者】陈渊泽;牛春晖;王雷;杨明庆;张世玉;吕勇
【作者单位】北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】O649
【相关文献】
1.固态聚苯胺电致变色器件的制备和性能
2.全固态聚苯胺-二氧化钛电致变色器件的制备
3.三氯化铈掺杂聚苯胺电致变色器件的制备与表征
4.电沉积聚苯胺薄膜在离子液体BmimPF6中的电致变色响应及电致变色器件研究
5.用于柔性和图案化电致变色器件的二维聚苯胺的喷墨打印研究
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学年论文(课程设计)题目：聚合物电解质的性质与应用装订线学院化学与环境科学学院学科门类工学专业高分子材料与工程学号2011440017姓名钟世龙指导教师高保祥2014年7月8日摘要聚合物电解质具有质轻、易成膜等优点，在二次电池、电致变色器件、化学晶体管等方面具有潜在应用价值，因此成为高分子领域近30年来非常引人注目的热门课题。
本文较为详细的介绍了固体聚合物电解质（DSPE）、凝胶聚合物电解质（GSPE）、多孔型聚合物电解质（PSPE）以及复合型聚合物电解质（CSPE）的性能及在电池中的应用。
关键词聚合物电解质；锂离子二次电池；离子电导率AbstractPolymer electrolyte has the advantages of light weight, easy to film, electrically induced discoloration in secondary batteries, devices, chemical transistor has potential application value, therefore become the field of polymer hot topic in recent 30 years is very conspicuous. This article detailed introduces the solid polymer electrolyte (DSPE), gel polymer electrolytes (GSPE), pass more polymer electrolyte (PSPE) and the performance of the composite polymer electrolyte (CSPE) and the application in the battery.Key words: Polymer electrolyte; Lithium ion secondary battery; Ionic conductivity目录1 前言 (1)2 聚合物电解质的类型及性质 (1)2.1纯固态聚合物电解质(DSPE) (1)2.2凝胶聚合物电解质(GSPE) (2)2.2.1PAN物理交联型GSPE (2)2.2.2PEO体系GSPE (2)2.2.3PVDF物理交联型GSPE (2)2.2.4 PUMA系列GSPE (3)2.3多孔型玻合物电解质(PSPE) (3)2.4复合型聚合物电解质((CSPE) (4)3.聚合物电解质应用及发展前景 (4)3.1聚合物离子电池 (4)3.2聚合物电解质膜燃料电池 (4)结语 (5)参考文献 (5)1前言：1973年Wright等首次发现聚氧化乙烯（PEO）与碱金属盐络合物具有离子导电性，1979年Armand提出PEO/碱金属盐络合物可作为新型可充电电池的例子道题，由此拉开了聚合物电解质研究序幕。
电致变色材料的研究与应用进展摘要：电致变色材料在显示、开关、无炫光镜、电致变色存储、建筑窗玻璃、轻质窗玻璃等方面有着广泛的应用。
电致变色材料由于其结构多样、独特的氧化还原性能，在电致变色领域得到了广泛的应用。
综述了电致变色材料的类型和变色机理，并对其在电致变色方面的发展及应用进行了简要介绍。
关键词：电致变色;有机材料;无机材料;应用前景;研究进展前言：上个世纪三十年代，对有机染料的研究表明，某些物质在通人电流（或电压）作用下，会产生可逆的改变，此后便有了相关的研究报告，直至1960年代普拉特提出电致变色，才引起了人们的注意。
本文对电致变色材料及其应用前景进行了总结和分析。
1电致变色材料概述电致变色是一种材料在施加正、负交变电场或电压时，其反射率、透光率等的光学性质会出现一种稳定的可逆性改变，其外观呈现出一种具有可逆色彩和透明度的可逆改变。
电致变色材料是一种电致变色材料，而电致变色元件则是一种电致变色材料。
目前，电致变色材料的色彩改变已经不仅仅限于用眼睛能看到的范围，而且可以用来反映近红外、远红外、微波等电磁区。
2电致变色材料的研究2.1有机电致变色材料2.1.1有机材料电致变色机理某些溶液中存在的离子与分子络合物是电致变色物质，他们会失去一个正极的电子，或者在阴极制造一个电子。
它们都有吸色性，或与原来的物质不一样。
某些物质有超过两种氧化态，可以进行单一或多个电子的反应，每一次反应的颜色都不一样。
2.1.2有机电致材料的分类有机电致变色材料的色彩改变通常是多色的，可以很好地利用分子设计使其性能得到最好地改善。
根据其变色机制，可将其归结为三种类型：小分子氧化还原反应、导电聚合反应、金属有机鳌合体反应等。
（1）普鲁士蓝普鲁士蓝的颜色是普鲁士的蓝色，是一种能在深蓝色、透明无色（还原时）和淡绿色（氧化时）之间发生变化的电致变色材料。
其化合物为典型的杂价态，具有很高的变色效率，可以通过牺牲阳极法和电化学沉积法来制作[1]。
聚合物层状硅酸盐纳米复合材料的制备和应用[摘要] 介绍了聚合物层状硅酸盐纳米复合材料的制备、性能和应用。
这种复合材料,以离子交换处理过的层状硅酸盐(通常是蒙脱土) 为添加物,通过剥离- 吸附、原位插层聚合和熔融插层等方法制备。
这种新型纳米复合材料添加了含量较低的填充物,其力学性能、热稳定性、阻燃性等都有所提高。
聚合物纳米复合材料展现出极其广阔的应用前景。
[关键词] 纳米复合材料; 层状硅酸盐; 制备纳米复合材料是指分散在聚合物中的粒子至少在一维尺度上为纳米级别的新型复合材料。
根据分散粒子在几维尺度上为纳米尺寸可以区分纳米复合材料的 3 种类型:采用Sol2Gel 法制得球型硅酸盐纳米粒子,在其表面引发聚合得到三维尺度上的复合材料;当二维尺度是纳米级别,第三维较大时,得到被广泛研究作为屈服材料的碳纳米管和纤维晶须增韧纳米复合材料;第三种纳米复合材料指的是仅有一维尺度是纳米级别的材料, 目前研究的重点是层状硅酸盐增强纳米复合材料。
这也是本文讨论的重点。
层状硅酸盐主要来自于粘土矿,因为其储量丰富,价格低廉,易于溶胀、剥离形成纳米片层等优点而被广泛研究。
与纯聚合物相比,层状硅酸盐复合纳米材料的力学、热力学、光学和物理化学等性质显著提高。
作者论述了不同技术制备聚合物/ 层状硅酸盐纳米复合材料及其改良的性能和应用。
1 纳米复合材料的制备1.1 层状硅酸盐的结构制备聚合物/ 层状硅酸盐纳米复合材料所使用的层状硅酸盐,其片层结构如图1[ 1 ] ,是纳米尺度的,包含有三个亚层,在两个硅氧四面体亚层中间加焊一个铝氧八面体亚层,亚层间通过共用氧原子以共价键连接,结合极为坚固。
整个结构片层厚约1nm ,其他方向的尺寸由于硅酸盐的不同从300 埃到几个微米甚至更大。
由于铝氧八面体亚层间的部分铝原子被低价的原子取代,片层间带有负电荷,与游离于层间的钠、钙和镁等阳离子相平衡,这些阳离子具有很高的反应活性,容易与烷基铵等阳离子进行离子交换,有机烷基铵头部的阳离子与层间的阳离子交换,将有机链引进层间并将层状结构撑开生成有机化蒙脱土,从而使层间距增大,有利于聚合物或聚合物单体进入层间。
电致变色技术研究进展和应用韦友秀;陈牧;刘伟明;厉蕾;张官理;颜悦【摘要】经过多年的研究和发展,电致变色技术已被应用于建筑窗、汽车防眩后视镜、飞机舷窗等领域.本文概述了电致变色器件的结构、工作原理、材料分类、以及特性要求,阐述了电致变色薄膜的制备方法和实现应用的技术要求,并总结分析了国内外发展状况和最新进展.将电致变色应用在能源领域达到节约能耗的效果,极具社会意义和商业价值,是其发展过程的里程碑.目前,探索时间成本和经济效益双赢的技术路线和工艺流程,拓展应用领域(与其他技术相结合)并开发出相关的实用性产品将为电致变色技术重要的发展趋势.具有工业前景的湿化学方法有降低成本,提高效率的优势,将成为实现该项技术普及化的研究热点,另外,电解质层材料的研发和制备也会成为研究发展中的核心技术.【期刊名称】《航空材料学报》【年(卷),期】2016(036)003【总页数】16页(P108-123)【关键词】电致变色;智能窗;节能环保;柔性器件;自供能电致变色器件【作者】韦友秀;陈牧;刘伟明;厉蕾;张官理;颜悦【作者单位】北京航空材料研究院透明件研究所北京市先进运载系统结构透明件工程技术研究中心,北京100095;北京航空材料研究院透明件研究所北京市先进运载系统结构透明件工程技术研究中心,北京100095;北京航空材料研究院透明件研究所北京市先进运载系统结构透明件工程技术研究中心,北京100095;北京航空材料研究院透明件研究所北京市先进运载系统结构透明件工程技术研究中心,北京100095;北京航空材料研究院透明件研究所北京市先进运载系统结构透明件工程技术研究中心,北京100095;北京航空材料研究院透明件研究所北京市先进运载系统结构透明件工程技术研究中心,北京100095【正文语种】中文【中图分类】O484电致变色(Electrochromic, EC)材料的特征是在外电压驱动下，其光学性能发生可逆和持久稳固的变化[1-2]，外观上表现为颜色变化，由电致变色材料组成的器件称为电致变色器件 (Electrochromic Device, ECD)。
Vol .28高等学校化学学报No .92007年9月 CHE M I CAL JOURNAL OF CH I N ESE UN I V ERSI TI ES 1781～1786P(VAc 2M A)/P MM A 为基体的聚合物电解质制备及其在电致变色器件中的应用杨道均1,2,傅相锴1,2,3,蒋庆龙1,2,龚永锋1,2(1.西南大学化学化工学院应用化学研究所,2.重庆市应用化学市级重点实验室,3.三峡库区生态环境教育部重点实验室,重庆400715)摘要 以醋酸乙烯酯(VAc )和丙烯酸甲酯(MA )为单体,采用半连续种子乳液聚合法制备了无规共聚物P (VAc 2MA ),以P MMA 与P (VAc 2MA )的共混物为基体制备了聚合物电解质.用红外光谱(FTI R )、X 射线衍射(XRD )、热重分析(TG )、紫外光谱(UV )、力学性能测试及电化学交流阻抗等方法研究了聚合物、聚合物膜和聚合物电解质的性质.结果表明,VAc 与MA 通过打开各自的CC 键聚合生成P (VAc 2MA );P (VAc 2MA )与P MMA 共混后结晶状态发生了变化,增加了无定形相区,降低了链段运动的能量壁垒,提高了热稳定性和拉伸强度.以P (VAc 2MA )/P MMA 为基体的聚合物电解质膜具有很高的透明性,最大室温电导率达到1117×10-3S/c m;离子电导率随着温度的升高而迅速增加,电导率2温度曲线符合A rrhenius 方程;将此电解质用于全固态电致变色显示器件显示出优良的性能.关键词 聚(醋酸乙烯酯2丙烯酸甲酯);聚甲基丙烯酸甲酯;聚合物电解质;离子电导率;电致变色器件中图分类号 O63112+3 文献标识码 A 文章编号 025120790(2007)0921781206收稿日期:2007204209.联系人简介:傅相锴,男,教授,博士生导师,从事新型功能材料研究.E 2mail:fxk@s wu .edu .cn聚合物固体电解质(Solid poly mer electr olyte ),又称离子导体聚合物(I on conducting poly mer ),是20世纪70年代发展起来的新型固体电解质材料,广泛用于锂离子电池、传感器和电致变色器件等领域.1994年美国Bellcore 公司将高分子聚合物用于开发聚合物锂离子电池(P L I B ),提高了电池的安全性,从而成为近年来化学电源的研究热点[1].聚合物电解质也是全固态电致变色器件的关键材料之一,在电致变色器件中作为电解质和电极间隔膜,提供电致变色反应所需要的补偿离子(如H +,L i +,K +,Na +,Cl O -4,PF -6等),它不仅需要满足锂离子电池要求的高离子电导率和机械强度,同时还必须具有优良的透光率[2].目前研究得最为广泛的聚合物电解质基体材料有PEO[3],P AN[4],P MMA [5]和P VdF [6]等,但电化学性能、机械性能和光学性能俱佳的聚合物电解质并不多见.聚醋酸乙烯酯(P VAc )由于具有优良的机械稳定性和成膜性而备受关注[7],以聚醋酸乙烯酯(P VAc )与其它聚合物的共混物为基体的聚合物电解质如P VAc /P MMA [8],P VAc /P VdF [9],P VAc /PEO [10]和P VAc /P (VdF 2co 2HFP )[11]等,都有较高的离子电导率和较好的机械性能.但将VAc 与其它不饱和单体的共聚物制备成聚合物电解质并将其应用于全固态电致变色器件的研究尚未见报道.本文结合聚醋酸乙烯酯(P VAc )的高透明性、优良的机械稳定性和成膜性,以及聚丙烯酸甲酯(P MA )吸附能力强[12]的特点,采用半连续种子乳液聚合法合成了无规共聚物聚(醋酸乙烯酯2丙烯酸甲酯)[P (VAc 2MA )],并将共聚物P (VAc 2MA )与具有高透明度和机械强度的聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(P MMA )共混,以四氢呋喃(THF )为溶剂,机械搅拌混入L i Cl O 4,采用流延法制备了聚合物电解质膜;用紫外光谱、热重分析、交流阻抗和力学性能测试表征聚合物电解质的光学性能、热力学性能、电化学性能和机械性能,并以该聚合物电解质膜制作了全固态电致变色显示器件,显示出优良的性能.1 实验部分1.1 仪器与试剂PE GX2FTI R傅里叶红外光谱仪(美国Perkin El m er公司);D/MAX23C X射线衍射仪(北京); T A S DT2Q600(美国)热重分析仪;W S M系列计算机控制电子万能试验机(长春市智能仪器设备有限公司);Z L5LCR智能测量仪(上海仪器仪表研究所);UV24802H型紫外2可见分光光度计(上海尤尼科公司).醋酸乙烯酯单体(上海山浦化工有限公司)用前经蒸馏提纯,取71～73℃的馏分;丙烯酸甲酯单体(成都科龙化工试剂厂)用质量分数为5%的Na OH溶液洗涤,以除去阻聚剂对苯二酚,再用去离子水洗至中性,经CaCl2干燥后减压蒸馏,于N2气保护下密封保存;聚甲基丙烯酸甲酯(P MMA),平均分子量为2×106(美国Research Che m icals L td.);其它试剂均为市售化学纯,直接使用.1.2 P(VAc2M A)共聚物和电解质薄膜的制备取80g去离子水溶解质量分数为1%的十二烷基硫酸钠水溶液后加入到250mL三口烧瓶中,磁力搅拌下缓慢升温到70℃;加入用20g去离子水溶解质量分数为014%的过硫酸铵和质量分数为014%的碳酸氢钠配成的混合溶液.通氮气搅拌20m in,加入8%的单体VAc和MA的混合溶液(摩尔比为1∶1);反应30m in后,种子已基本聚合完全,再缓慢滴加剩余的单体混合溶液,控制滴加速度为014mL/m in,215h滴加完毕.滴加完成后再反应1h,停止反应,冷却至室温.整个反应均在氮气保护下进行.用0101mol/L硫酸铝钾破乳后抽滤,用去离子水洗涤数次,并干燥至恒重.再用四氢呋喃溶解,滤去不溶物(凝胶),旋转蒸发除去溶剂,真空干燥,得到单体摩尔投料比为1∶1的白色粉末状共聚物P(VAc2MA).称取一定质量的已干燥的共聚物P(VAc2MA),P MMA和L i Cl O4,用四氢呋喃作溶剂,于40℃混合搅拌24h,制备具有一定粘度的聚合物电解质浆液.在自制模具槽中流延成膜,烘干后取出薄膜,剪切1c m2大小的聚合物电解质膜,置于充满氮气的干燥箱中备用.1.3 聚合物电解质电导率的测定将干燥的聚合物电解质膜置于2个不锈钢(SS)阻塞电极之间,频率范围为12Hz～100kHz,交流微扰电压为50mV,测量前恒温015h.本体电阻Rb取高频半圆与低频直线交点的横坐标值,如果测试频率不够高,没有出现高频半圆,Rb值为低频直线和实轴交点的值.利用下述公式求出离子电导率δ=d/SRb式中,δ为离子电导率(S/c m),d为电解质膜的厚度(c m),S为电解质膜与电极的接触面积(c m2), R b为本体电阻(Ω).1.4 全固态电致变色器件的制作以P(VAc2MA)/P MMA/L i Cl O4作离子导电层制作了可弯曲的柔性全固态电致变色器件,测定了器件的电致变色性能.柔性电致变色器件的结构为I T O2PET//EC膜//Poly mer electr olyte//I T O2PET,器件中的电致变色EC膜为紫罗精衍生物[13].2 结果与讨论2.1 P(VAc2M A)共聚物的结构表征图1分别为VAc、MA和共聚物的FTI R图谱.在图1谱线a中,2954,1760和1641c m-1分别代表CH3—不对称伸缩振动峰、C O的伸缩振动峰及C C的伸缩振动峰,而3382c m-1的吸收峰是O—H伸缩振动峰,1140c m-1为C—O—C反对称伸缩振动产生的特征吸收;在谱线b中,1720和1649c m-1为丙烯酸甲酯的特征吸收峰,其中1720cm-1为脂肪酸酯的红外特征频率,1649c m-1为烯键C C伸缩振动,两个单体都含有不饱和双键,均有此明显特征吸收峰.通过比较发现,在谱线c 中,大部分原有特征峰都存在,只是发生了小幅度位移,但VAc单体中C C的伸缩振动峰的1641 c m-1吸收峰和MA单体中C C的伸缩振动峰的1649c m-1吸收峰消失,表明VAc和MA通过打开各2871高等学校化学学报 Vol.28 F i g .1 FT I R spectra of VAc(a ),M A(b )andcopoly m er P(VAc 2M A)(c )自的C C 双键聚合生成了P (VAc 2MA ).2.2 聚合物基体的XR D 分析图2为纯聚甲基丙烯酸甲酯(P MMA )、纯P (VAc 2MA )和不同质量比共混物的X 射线衍射图.在图2谱线a 中,2θ=1712°为P MMA 的X 衍射峰;谱线b 为纯的P (VAc 2MA )的X 射线衍射图,2θ=2014°.在图2谱线c 中,P MMA 和P (VAc 2MA )共混后,P MMA 均匀地分散在共聚物P (VAc 2MA )中,结晶状态均发生了变化,P MMA 和P (VAc 2MA )各自的特征衍射峰消失,结晶程度降低,无定形相区增多,出现新相衍射峰.随着P MMA 含量继续增加,衍射峰强度逐渐增强,无定形相减少.在聚合物和盐的复合体系中,高的离子电导率归因于离子在无定形相的传输,无定性相的增多降低了聚合物电解质中链段运动的能量壁垒,使离子的络合2解络合能力增强,提高了离子的传输能力[8].F i g .2 XR D pa ttern s of d i fferen t poly m ersa .Pure P MMA;b .pure P (VAc 2MA );c .m [P (VAc 2MA )]∶m (P MMA )=67∶33;d .m [P (VAc 2MA )]∶m (P MMA )=50∶50;e .m [P (VAc 2MA )]∶m (P MMA )=40∶60.F i g .3 TG curves of poly m er electrolytesa .m [P (VAc 2MA )]∶m (L i Cl O 4)=80∶20;b .m [P (VAc 2MA )]∶m (P MMA )∶m (L i Cl O 4)=53.3∶26.7∶20.2.3 聚合物电解质的热稳定性分析图3是聚合物电解质的热失重谱图(升温速度5K/m in,N 2气氛).由图3可见,110℃附近的热失重主要是少量的溶剂受热挥发所致.在相同锂盐含量下,聚合物基体材料中添加P MMA 后,聚合物电解质的热分解温度显著提高,热稳定性增强.不含P MMA 的聚合物电解质的起始分解温度为277161℃,而添加P MMA 后,起始热分解温度增加至318170℃,表明在318℃以下聚合物电解质是稳定的,故以P (VAc 2MA )/P MMA 为基体的聚合物电解质能满足锂离子电池和全固态电致变色器件的要求.2.4 聚合物电解质电导率研究2.4.1 不同共混物组成的聚合物电解质电导率与锂盐浓度的关系 图4为聚合物电解质离子电导率与共混物组成和锂盐含量的关系.由图4可见,随着m (L i Cl O 4)/m (B lend poly mer comp lexes )的增大,即电解质中L i Cl O 4相对混合聚合物基体含量的增加,体系的离子电导率随之增大.在25℃时,组成为m [P (VAc 2MA )]∶m (P MMA )∶m (L i Cl O 4)=53.3∶26.7∶20时,离子电导率达到最大(1117×10-3S/c m ),再增加锂盐的含量,则体系的离子电导率又降低.这是因为当锂盐的浓度较低时,锂盐解离度较高.而在P (VAc 2MA )分子链上富含极性酯基团,这些基团非常容易与阳离子结合,协助阳离子在分子链间移动[14].自由离子迁移数随锂盐含量的增加而线性增加,离子电导率迅速上升;但锂盐增加的同时自由离子之间及自由离子和聚合物上的氧原子之间的相互作用增强,形成离子聚集体,阻碍链段运动,自由离子迁移速度变小,不利于离子导电,电导率增加变慢.盐含量继续增加,聚集态离子相互堆积,形成盐的聚集相,阻碍链锻运动,电导率下降,形成峰值.3871 No .9 杨道均等:P (VAc 2MA )/P MMA 为基体的聚合物电解质制备及其在电致变色器件中的应用由图4还可以看出,共混物中P MMA 的含量对电导率有较大的影响.当共混物组成为m [P (VAc 2MA )]∶m (P MMA )=67∶33时,在相同锂盐含量下,与其它质量比的共混物相比,电导率均达到最大.这与XRD 对不同质量比的共混物的无定形相的表征完全符合.在P (VAc 2MA )中混入P MMA 后,结晶状态发生变化,无定形相增多,离子的传导大多发生在聚合物的无定形相区,无定形相的增多导致电导率增大[15].但继续增加P MMA 时,导致大量的P MMA 富集,产生P MMA 的结晶相,无定形相减少,电导率随之降低.F i g .4 Rel a ti on sh i p between m (L i C l O 4)/m (blend poly 2m er co m plexes)and i on i c conducti v ity of blend poly m er co m plexes w ith d i fferen t ma ss ra ti osm [P (VAc 2MA )]∶m (P MMA ):a .67∶33;b .100∶0;c .50∶50;d .40∶60.F i g .5 Rel a ti on sh i p between conducti v ity and te m 2pera ture of the poly m er electrolytem [P (VAc 2MA )]∶m (P MMA )∶m (L i Cl O 4):a .80∶0∶20;b .53.3∶26.7∶20;c .40∶40∶20;d .32∶48∶20.2.4.2 聚合物电解质电导率与温度的关系 图5为在相同锂盐含量下,不同共混物组成的电解质的离子电导率随温度变化的关系.在20～70℃范围内,随着温度的升高,体系的电导率逐渐增大.电导率数值随温度变化没有出现突跃变化,说明电解质为完全的无定形相结构[16].在无定形聚合物电解质中,离子的电导率主要依赖载流子数与聚合物分子的链段运动,温度的升高使聚合物的链段运动加剧,离子的热运动增强,载流子数增加,离子的电导率随着温度的升高而迅速增加.而且lg δ～T -1基本呈线性关系,符合A rrhenius 方程.2.5 聚合物电解质薄膜的力学性能机械性能是影响聚合物电解质实际应用的一个重要因素,因此在本实验中对聚合物电解质薄膜的力学强度进行了测试,薄膜尺寸为80mm ×10mm ×015mm ,速度5mm /m in .在相同锂盐含量下,聚合物基体材料中添加P MMA 后,聚合物电解质薄膜的力学性能显著增强.从表1中的测试数据可见,薄膜具有很好的弹性,最大弹性模量达到7150157N /c m 2;由图6可见,薄膜的拉伸强度达到117MPa,拉伸断裂应力达到1156MPa,满足锂离子电池和全固态电致变色器件制备时对薄膜力学性能的要求.Table 1 M echan i ca l testi n g da t a of polym er electrolyte f il mm [P (VAc 2MA )]∶m (P MMA )∶m (L i Cl O 4)Elastic modulus/(N ・cm -2)Tensile fracture stress/MPa Tensile strength /MPaTensile yield stress/MPa 5313∶2617∶2071501571156117113580∶0∶2031341430173019301682.6 聚合物电解质膜的光学性能聚电解质膜的透明性是影响其在电致变色显示器件中应用的关键因素之一.本文对聚电解质膜的光学性能进行了测试.图7是0125mm 厚的聚合物电解质{m [P (VAc 2MA )]∶m (P MMA )∶m (L i Cl O 4)=53.3∶26.7∶20}薄膜的紫外2可见光透射率曲线,薄膜在可见光区(380～780nm )的透过率在8013%～9110%之间,这种聚合物电解质薄膜是高透明的,可以用于全固态电致变色显示器件.2.7 电致变色显示器件的性能图8是以P (VAc 2MA )/P MMA /L i Cl O 4为离子导电层制作的可弯曲柔性全固态电致变色(EC )器件4871高等学校化学学报 Vol .28 F i g .6 M echan i ca l testi n g curve of poly m erelectrolyte f il msF i g .7 Spectra l tran s m itt ance of poly m erelectrolyte f il m的变色效果照片.当施加DC 电压时,EC 膜显示紫色和蓝色,反向施加DC 电压时,EC 膜腿色(或称漂白).在施加DC 电压的过程中,正负离子从离子导电层与EC 膜之间快速地嵌入或抽出,使EC 膜发生电化学反应,从而在显色态和漂白态之间相互变化.离子电导率越大,响应速度越快.使用电导率最大的聚合物电解质{m [P (VAc 2MA )]∶m (P MMA )∶m (L i Cl O 4)=53.3∶26.7∶20,δ=1117×10-3S/c m }时,电致变色显示器件的要求响应时间小于50m s,可以满足电致变色显示器件的要求.F i g .8 Electrochro m i c perfor mance of the ECD ba sed on the poly m er electrolyte(A )B leaching;(B )col orati on .由此可见,具有优良热稳定性、机械强度、高透明和高离子电导率的P (VAc 2MA )/P MMA 为基体的聚合物电解质是应用于锂离子电池和全固态电致变色显示器件的优良的的离子导电性材料.参 考 文 献[1] WU Yu 2Ping (吴宇平),DA I Xiao 2B ing (戴晓兵),MA Jun 2Q i (马军旗),et al ..L ithium I on BatteryApp licati on and Practice(锂离子电池———应用与实践)[M ],Beijing:Chem ical I ndustry Press,2004:268—271[2] P U Hong 2D ing (浦鸿汀),HUANG Ping 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A pplied Che m istry of Chongqing M unicipality,3.Key L aboratory of Eco2environm ents in Three Gorges Reservoir Region,M inistry of Education,Southw est China U niversity,Chongqing400715,China)Abstract A random copoly mer P(VAc2MA)was synthesized via seeded e mulsi on copoly merizati on with vinyl acetate(VAc)and methyl acrylate(MA)as the monomers,and the poly mer electr olytes comp rising blend of the corres ponding copoly mer P(VAc2MA)and P MMA as a host poly mer and L i Cl O4as a dopantwere p repared with s oluti on casting technique.The perf or mances of the synthesized copoly mer and p repared poly mer me m2 brane and electr olyte were studied with FTI R,XRD,TG,UV,mechanical testing and AC i m pedance.It was found that copoly mer P(VAc2MA)was for med with breaking the double bonds of monomers.After blending P(VAc2MA)and P MMA,the energy barrier of the seg mental moti on in the poly mer electr olyte was reduced because of the a mor phous nature increased;the ther mal stability and mechanical perfor mance increased.The poly mer electr olytes based on blends P(VAc2MA)/P MMA possess an excellent trans parence and the maxi m um i onic conductivity value was found t o reach1.17×10-3S/c m at25℃;the i onic conductivity increases as te mperature rising,the conductivity te mperature p l ots are f ound t o f oll ow basically the A rrhenius equati on. The poly mer electr olytes were further evaluated in electr ochr om ic devices(ECD)fabricated by trans parent PET2I T O and electr ochr om ic active vi ol ogen derivative fil m s,and its excellent perf or mance p r om ised the usage of the poly mer electr olytes as the i onic conduct or material in ECD.Keywords P(VAc2MA);P MMA;Poly mer electr olyte;I onic conductivity;Electr ochr om ic device(Ed.:W,Z)2006年度I S I收录中国科技期刊的引证指标期 刊 名 称总被引频次影响因子即时指标文章数半衰期ACT A B I O CH B I O PH SI N5180.9310.125120 3.2 ACT A BOT SI N10250.5990 6.8 ACT A CH I M SI N I CA21170.7830.075439 4.3 ACT A GEOL SI N2ENG L875 1.1210.391004 ACT A MATH SC I1660.1690847.6 ACT A MATH SI N5980.440.06200 5.9 ACT A MECH SI N I CA4200.6050.04174 5.7 ACT A MECH S OL I D A SI N1600.308033 5.4 ACT A MET ALL SI N7920.4140.126238 4.8 ACT A OCE ANOL SI N4020.540.12191 5.1 ACT A PHARMACOL SI N2016 1.3970.064218 4.2 ACT A PHYS SI N2CH E D5245 1.2420.1621142 3.2 ACT A PHYS2CH I M SI N8430.5610.118306 3.6 ACT A PHYT OT AXON SI N3090.2570.03977>10.0 ACT A P OLY M SI N6940.4660.056215 4.8期 刊 名 称总被引频次影响因子即时指标文章数半衰期ADV AT MOS SC I4830.5790.12695 4.6 ALGEBR COLLOQ1160.1820.031657.2 APP L MATH MECH2ENG L4560.1920.051198 6.2 ASI A N J ANDROL550 1.7370.28997 3.4 B I O MED ENV I RON SC I5420.7480.024838.9 BOT ST UD200.14648CELL RES1157 3.4260.545101 2.4 CHE M J CH I NESE U28030.7240.103592 4.4 CHE M RES CH I NESE U2870.3630.032186 3.1 CH I N A OCEAN ENG1700.5280.10259 3.5 CH I N ESE ANN MATH B2350.470.02148 5.6 CH I N ESE CHE M LETT9560.2660.043442 4.7 CH I N ESE J ANAL CHE M13110.3610.06420 4.7 CH I N ESE J ASTRON AST4480.7460.24187 3.6 CH I N ESE J CAT AL6840.6590.077234 3.5(下转第1795页)6871高等学校化学学报 Vol.28 。
