论文部分内容阅读
功能有机高分子材料是有机电致变色材料的主力军,在掺杂-去掺杂过程中,聚合物往往伴随着颜色的可逆变化。实际应用中还具有驱动电压低、颜色丰富、转换速度快、光学对比度高、成本低廉、可加工性好等众多优点,因此功能化高分子材料在电致变色领域快速发展。多元杂环化合物由于其容易发生电化学聚合,而且能够经历氧化还原过程,从而在导电聚合物中占据重要地位,尤其聚噻吩表现出突出的性质。噻吩衍生物的聚合物和低聚物通过电化学掺杂和去掺杂已经经历了深入的研究,并且有充分证据表明,噻吩低聚物通常具有较低的氧化电位,每个杂环都会参加共轭链的掺杂和去掺杂过程。由于电致变色器件优良的颜色显示和光学存储特性,电致变色材料已经在低能耗显示、电子纸等领域展现出商业化前景,甚至用于可穿戴电子设备的更新与功能集成化。近几年,柔性电子设备已成为电子产品中增长最快速的类别之一,研究人员正致力于开发柔性智能电子设备,使其舒适感更强、适用范围更广,目前电致变色器件已经用作柔性显示器及部分可穿戴电子设备的重要功能组件。1、通过Stille偶联反应,用吡啶并[4,3-b]吡嗪/甲基吡嗪作为受体,3,4-乙撑二氧噻吩(EDOT)作为供体,合成了新型电致变色前驱体,5,8-二(3,4-乙撑二氧噻吩)吡啶并[3,4-b]吡嗪(EPPE)、5,8-二(3,4-乙撑二氧噻吩)吡啶并[3,4-b]甲基吡嗪(EPMPE)。通过电化学沉积的方法,得到了二种单体的聚合物,并用电化学循环伏安法、紫外光谱、傅里叶红外光谱和扫描电子显微镜分别对单体和聚合物进行详细的表征和分析。2、设计并合成BisEDOT作为供体单元,吡啶并[3,4-b]吡嗪和吡啶并[3,4-b]甲基吡嗪作为具有强吸电子基团的受体单元。通过Stille偶联反应生成具有长共轭链的聚合物前驱体。采用电化学沉积的方法,得到了两种聚合物吡啶并[3,4-b]吡嗪-BisEDOT(PBEPPBE)和吡啶并[3,4-b]甲基吡嗪-BisEDOT(PBEPMPBE),增长共轭链后单体在溶剂里的溶解度降低,使得电化学聚合的过程更加艰难,但是聚合物的颜色变化显示出比较少见的灰黑色,更加适合用于电致变色器件。3、设计合成新型电致变色材料3-(4-氟苯基)噻吩(FPT),其合成简单,容易电聚合成膜。通过电化学方法制备的PFPT薄膜在不同氧化还原状态下,可以从红色变为浅绿色,拥有高着色效率和高透过率。PFPT薄膜表现出优异的氧化还原稳定性,电致变色动力学稳定性和优异的光学记忆性。PFPT薄膜的这些优点有望用于新一代光电材料的设计,并且可以在电化学传感器和有机电子器件中找到应用。此外,PFPT材料可进一步应用于高性能的电致变色聚合物。4、展示一种新型聚(3-(4-氟苯基)噻吩)(PFPT)电致变色应用,具有出色的光学性能和机械性能。基于PFPT的电致变色器件显示出明显的颜色变化,在可见光区域从中性状态的深红色到的氧化状态的浅绿色,同时在电活性,光学对比度,开路光学记忆效应和光学稳定性方面表现出优异的电致变色性质。我们成功组装了具有优良的机械柔韧性和稳定性的柔性图案化电致变色器件,并将其应用于集成电致变色的图案化矩阵排列、体表的电子纹身和近红外区域的红外阻断智能窗。