电致变色(Electrochromism, EC)是指材料在外加电压的作用下,带电离子与材料发生掺杂和去掺杂,导致材料发生氧化还原反应,进而材料的光学性能在可见光红外吸收区域内发生可逆变化的现象。其宏观的表现为色彩及透明度的变化。在智能窗、智能太阳眼镜、防眩目汽车后视镜、静态显示器等领域表现出的使用前景使得电致变色材料及器件因其而越来越受到研究者们的重视。在众多的电致变色材料中,聚噻吩类电致变色材料具有诸多明显的优势,如稳定的电致变色性能,较高的色彩对比度,快速的响应时间,较高的导电率,合成与改性方法简单,可通过分子优化得到多色彩显示等。故而研究聚噻吩类衍生物电致变色材料具有重要的科学意义和较高的商业应用价值。本论文围绕聚噻吩类电致变色材料,通过改变聚合物主链结构及侧基种类,优化材料的色彩、溶解性、透过率差、以及荧光等特性。我们设计并合成了一系列聚噻吩类电致变色材料,组装器件,表征并研究了材料和器件的性能,探索了材料结构与性能之间的关系规律。本论文包括以下四个部分的工作：第一部分的工作中,我们设计并合成了两种可以进行电化学聚合的聚噻吩类电致变色材料。一种材料的单体为3,4-(2’,2’-二(2”-氧代-3”-苯基丙基))丙撑二氧噻吩,即ProDOT-(COCPh)2,其聚合物薄膜在中性态呈现蓝色,氧化态为无色透明。氧化电压和还原电压分别为0.4V和-0.25V。该材料具有驱动电压低,响应时间快(1.7秒),氧化态透过率高等特点。其着色态和褪色态的最大透过率差可达77.5%。该电致变色聚合物在电致变色窗,后视镜,和静态显示等领域具有一定的应用潜力。另外一种材料的单体为3,4-(2’,2’-二(2”-氧代-3”-噻吩丙基))丙撑二氧噻吩,即ProDOT-(COCThi)2,其聚合物薄膜在中性态时呈现砖红色,在氧化态时为蓝灰色。因为该材料聚合物中有两种不同位置的噻吩环参与了氧化还原过程,故其有两个氧化电压(0.54V和1.06V)和还原电压(-0.56V和0.4V),而ProDOT-(COCPh)2虽然具有类似的结构,但是氧化电压和还原电压均只有一个。两种材料在氧化还原峰上的区别从侧面说明了ProDOT-(COCPh)2聚合物中的苯环并不参与离子的掺杂和去掺杂过程。第二部分工作中,我们采用钯催化的Stille偶联聚合方法,合成了一种可喷涂成膜的聚噻吩类电致变色材料。该材料为交替聚合物,两种单体分别为联噻吩和3,4-(2’,2’-二(2”-氧代-4”-乙基)辛烷))丙撑基二氧噻吩。后者携带的长链烷氧基赋予该共轭聚合物在低沸点溶剂中良好的溶解性。该材料的色彩可以在紫色和透明之间变换,具有制备方法简便、对比度高、驱动电压低、响应时间快、循环寿命长等特点。并且我们以该材料为工作电极,以钛掺杂的V205薄膜为对电极组装了电致变色器件。第三部分的工作中,我们设计并合成了一系列基于带有不同取代基的三苯胺和长链烷氧基取代的丙撑基二氧噻吩的D-π-A型聚噻吩类电致变色聚合物P1、P2、P3和P4。四种聚合物在低沸点有机溶剂中均具有良好的溶解性。我们通过研究发现,不同吸电子性的侧基对其光吸收性能、荧光性能、电子能级以及电致变色性能均具有规律性的影响。四种聚合物色彩各异,氧化电压较低,在890m左右均显示出较大的透过率差。其中,P3和P4的四氢呋喃溶液无荧光,而薄膜却有强荧光,表现出强烈的聚集诱导发光效应(AIE)。第四部分的工作中,我们在前一部分工作的基础上,采用长链烷氧基取代的噻吩衍生物3,4-(2’,2’-二(2”-氧代-4"-乙基)辛烷))丙撑基二氧噻吩以及典型的AIE小分子四苯基乙烯构建了共轭聚合物ProDOT-TPE。聚合物具有良好的溶解性,且同时具有电致变色性能和AIE效应,更重要的是,使用该材料组装的电致变色器件,其色彩和荧光状态可以在较低的电压下(±2.5 V)实现同步驱动,即可以实现电致变色-电致荧光变色双功能。器件在氧化态变为深蓝色,同时荧光消失；在还原态,器件变为黄色,荧光效应恢复,在紫外灯下发射出强烈的黄色荧光。该材料的特殊性质使得其在电致变色-电致荧光变色双功能应用方面具有特殊的潜力。