作为导电高分子,聚苯胺具有多氧化态、合成简单、良好的电导率、高比电容、良好的稳定性和易掺杂/去掺杂等优点,因此被广泛应用在传感器、超级电容器、太阳能电池、电致变色等领域。由于传统合成方法得到的聚苯胺分子量低,导致聚苯胺膜机械性能差、电导率低,使其应用受到限制。高分子量为聚苯胺提供了高比电容、高电导率和良好的可加工性。在自然界中,不同生物的组织器官,如人体的肌肉、关节软骨,植物茎部等因具有明显的各向异性结构而拥有优异的性能。有鉴于此,本文中以低温合成的高分子量聚苯胺作为原料,不使用模板剂,利用高分子量的优点和聚苯胺分子链间的Ⅱ-Ⅱ堆叠及氢键相互作用,结合拉伸诱导取向,构造出具有各向异性的聚苯胺薄膜。详细研究其电化学性能,并且探索其在柔性超级电容器及电致变色领域的应用。主要研究内容如下:1.合成具有优异性能的各项异性聚苯胺薄膜。以苯胺作为单体,过硫酸铵为氧化剂,利用氯化锂的增溶和降低溶液冰点作用,在低温下合成具有高分子量的聚苯胺,重均分子量约为11万。去掺杂后将其溶解在LiCl/NMP溶剂中,使用加热方式,加速聚苯胺溶液凝胶化,得到具有一定机械性能的聚苯胺凝胶,通过优化湿度条件以及酸掺杂得到各项异性的聚苯胺薄膜,在微观结构下它具有取向纤维结构。同时有着优异的机械性能、高电导率(33 S cm-1)以及电化学活性。最大拉伸应力在平行方向上达到23.76 MPa,伸长断裂率为21%,弹性模量高达323 MPa。三电极体系中,各向异性聚苯胺薄膜的质量比电容是814 F g-1,能量密度为129 W h kg-1,功率密度为10.86 kW kg-1。以纤维素为隔膜的柔性超级电容器面积电容是689 mF cm-2,恒电流充放电测试1000圈后电容保有率为82%。以PVA/H2SO4/KI3凝胶电解质为隔膜的柔性超薄超级电容器,厚度仅为69 μm,薄于A4纸张厚度,在0.23 A cm-3的电流密度下体积电容为312 F cm-3。2.制备无ITO基底的电致变色器件。进一步降低膜厚度,发现各向异性聚苯胺薄膜仍具有优异的性能。各向异性聚苯胺薄膜在纵向方向上最大拉伸应力34.5 MPa,伸长断裂率约70%,电导率为47.62 S cm-1,可以在LiClO4/PC体系中实现无ITO基底的电致变色,颜色包括绿色、黄绿色、蓝黑色以及黑色四种颜色,同时在长时间循环测试后仍具有优异的机械性能(32 MPa,7%)。将其作为电致变色层,普通玻璃作为基底、PVA/H2SO4作为凝胶电解质,组装得到无ITO基底电致变色器件,器件可以实现三色(墨绿色、黄绿色、蓝黑色)切换,循环160圈后仍保持良好稳定性。该工作解决了传统电致变色材料需要使用ITO做基底,无法保证高循环稳定性和无法使用水系酸性凝胶电解质的问题,降低了电致变色器件的制作成本,有着良好的应用前景。