一种喷涂法制备大面积P3HT基柔性电致变色器件制造技术

本发明专利技术涉及一种喷涂法制备大面积P3HT基柔性电致变色器件的方法。该方法包括：常温下以氯苯作为P3HT的良溶剂得到P3HT喷涂溶液，将PET‑ITO基底进行预处理，再预热，将P3HT喷涂溶液均匀喷涂在预热的PET‑ITO导电面，干燥，然后以干燥后的PET‑ITO为工作电极，以另一片PET‑ITO为对电极，注入凝胶电解质，封装热压。该方法操作简便，所需设备简单，成本低，适合大面积器件的制备，且以氯苯作为P3HT的良溶剂有助于P3HT的溶解及成膜，从而提高电致变色器件性能；制备得到的大面积柔性P3HT电致变色器件具有双稳态的性质，且具有较好的柔性，在柔性电子等领域有良好的应用前景。

A Flexible Electrochromic Device Based on Large Area P3HT Prepared by Spraying Method

The invention relates to a method for preparing large area P3HT-based flexible electrochromic devices by spraying. The method includes: at room temperature, chlorobenzene is used as a good solvent for P3HT to obtain P3HT spraying solution, and the PET ITO substrate is pretreated, and then preheated. The P3HT spraying solution is uniformly sprayed on the preheated PET ITO conductive surface and dried, then the dry PET ITO is used as the working electrode, and another PET ITO is used as the counter electrode, and the gel electrolyte is injected, and the hot pressing is encapsulated. The method is simple in operation, simple in equipment and low in cost. It is suitable for the preparation of large-area devices. Chlorobenzene as a good solvent of P3HT is helpful to the dissolution and film formation of P3HT, thus improving the performance of electrochromic devices. The large-area flexible P3HT electrochromic devices prepared by this method have bistable properties and good flexibility, and have good application in flexible electronics and other fields. Jing.

【技术实现步骤摘要】
一种喷涂法制备大面积P3HT基柔性电致变色器件
本专利技术属于电致变色器件制备领域，特别涉及一种喷涂法制备大面积P3HT基柔性电致变色器件。
技术介绍
电致变色是指材料在外加电场作用下，发生氧化还原反应而表现出来稳定、可逆的颜色变化的现象。早在十九世纪就有人提出电致变色概念，但在二十世纪末，Lampert和Svesson等人提出关于电致变色智能窗的想法后，电致变色才得以迅速发展。电致变色材料主要分为无机电致变色材料和有机电致变色材料两大类。有机电致变色材料主要有氧化还原型小分子以及导电聚合物。其主要优点是材料的颜色种类多，分子可设计性高，响应时间短。P3HT(聚3-己基噻吩)作为一种噻吩类聚合物电致变色材料，合成方法简单，空穴迁移率高，具有良好的应用前景。但是主流的噻吩类器件制备方法如旋涂法、电聚合等方法不能制备大面积器件，且多为刚性器件，无法满足多样化器件的需求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种喷涂法制备大面积P3HT基柔性电致变色器件，以克服现有技术中聚噻吩类以喷涂法成膜电致变色器件性能不佳的缺陷。与现有技术相比，聚噻吩类以喷涂法成膜，选用的溶剂大部分为三氯甲烷，但该种溶剂在常温下对聚噻吩类溶解性并不是很好，本专利技术选用氯苯作为P3HT的溶剂，氯苯与P3HT有更好的溶解性，常温下溶解更多的P3HT，在良溶剂中采取更伸展的构象，能够通过增加P3HT的浓度，喷涂的液滴含有更多的P3HT分子，P3HT分子链在PET上堆积的更紧密，载流子在分子链和链段间传输更加容易，使得响应时间，光调制范围等性能更佳。同时，溶剂的挥发会影响分子的取向，氯苯的沸点较高，P3HT倾向于垂直于基底取向，也会增加薄膜的表面粗糙度，与凝胶电解质有更多的接触，离子的嵌入和脱出更加容易。最终提高器件的电致变色性能。本专利技术的一种喷涂法制备大面积P3HT基柔性电致变色器件的方法，包括：(1)将PET-ITO导电基底进行预处理；(2)将聚(3-己基噻吩)P3HT溶于氯苯中(常温下)，搅拌，超声处理，得到P3HT喷涂溶液，其中P3HT喷涂溶液浓度为1～1.5mg/mL；(3)将步骤(1)中预处理后的PET-ITO导电基底预热，将步骤(2)中P3HT喷涂溶液均匀喷涂在预热的PET-ITO导电基底导电面，干燥，其中P3HT的喷涂量为0.20～1.5mg/cm2；(4)以步骤(3)中干燥后的PET-ITO为工作电极，以另一片PET-ITO为对电极，注入凝胶电解质，封装热压，得到P3HT基柔性电致变色器件。所述步骤(1)中将PET-ITO导电基底进行预处理为：将PET-ITO导电基底放入乙醇中浸泡5-10min，氮气吹干后PET-ITO导电面朝上置于紫外臭氧仪中照射30～60min。所述步骤(2)中搅拌时间为60～120min；超声处理时间为60～120min，超声功率为60～110W。所述步骤(3)中将步骤(1)中预处理后的PET-ITO导电基底预热为：将步骤(1)中预处理后的PET-ITO导电基底导电面朝上置于热台上预加热，热台温度为100～120℃，加热时间为10～20min。所述步骤(3)中喷涂为：将喷枪使用乙醇、丙酮清洗后装入P3HT喷涂溶液进行喷涂，其中喷枪气泵压力为0.2～1MPa，喷枪正对PET-ITO基底导电面高度为5～20cm。所述步骤(3)中干燥温度为120～130℃，干燥时间为30～60min。所述步骤(4)中凝胶电解质组分按照质量分数包括：高氯酸锂4～10％，聚偏氟乙烯15～30％，碳酸丙烯酯40～67％和离子液体0～20％。所述步骤(4)中工作电极与对电极之间的距离为0.2～1mm。所述步骤(4)中热压温度为80～120℃，热压压力为5MPa，热压时间为2～10min。本专利技术通过喷涂法制备大面积P3HT薄膜，将P3HT原料超声搅拌溶解于氯苯中，所得溶液喷涂到导电PET-ITO上。与传统氯仿溶剂相比，喷涂所得的薄膜更加均匀且光调制范围为更大，组装的器件有望用于智能可穿戴领域。有益效果(1)本专利技术操作简便，所需设备简单，成本低，适合大面积器件的制备。(2)本专利技术通过调控实验条件可以控制P3HT薄膜的厚度以及均匀性，改变器件的性能。(3)本专利技术制备的大面积柔性P3HT电致变色器件具有双稳态的性质，在不加电压时颜色仍能维持。当施加低电压时，器件可以实现紫红色与天蓝色之间的切换，且具有响应时间短，颜色对比度高等优点，在智能可穿戴，智能显示领域具有广泛的应用前景。附图说明图1为本专利技术的P3HT基柔性电致变色器件的结构示意图，其中PET-ITO为透明导电层，P3HT变色层为电致变色层，凝胶电解质为离子储存层。图2为实施例1制备的P3HT薄膜的SEM表面照片。图3为实施例1制备的大面积P3HT基柔性电致变色器件的循环伏安曲线。图4为实施例2制备的大面积P3HT基柔性电致变色器件在施加正负电压时的透过率曲线。图5为实施例3制备的大面积P3HT基柔性电致变色器件的透过率时间变化曲线。图6为实施例3制备的大面积P3HT基柔性电致变色器件实物图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1(1)对PET-ITO预处理，在乙醇中浸泡5min，氮气吹干后导电面朝上置于紫外臭氧仪中照射40min。(2)使用磁力搅拌和超声对P3HT(购自西安宝莱特)进行分散，将P3HT加入氯苯(购自国药)中经过磁力搅拌60min，超声处理60min，超声功率80W得到P3HT喷涂溶液，溶液浓度为1mg/mL。(3)将喷枪使用乙醇、丙酮清洗后装入步骤(2)所得P3HT喷涂液进行喷涂操作。将PET-ITO导电面朝上置于120℃热台上预加热20min；喷枪正对PET-ITO基底导电面，在离PET-ITO5cm高度上进行喷涂操作，其中，喷枪气泵压力为0.2MPa，P3HT喷涂量为0.2mg/cm2；喷涂完成后将PET-ITO导电面放入120℃烘箱中干燥30min得到PET-ITO电极。(4)将步骤(3)中干燥后的PET-ITO的变色层作为工作电极，以另一片PET-ITO为对电极。按质量分数为5.8％的高氯酸锂(购自阿拉丁)，27.6％的PVDF(购自苏威)和66.6％的碳酸丙烯酯(购自国药)混合，搅拌，配置成凝胶电解质将凝胶电解质注入到工作电极和对电极之间，工作电极与对电极之间的距离为0.2mm，封装，5MPa，120℃热压4min，得到大面积P3HT基柔性电致变色器件。P3HT表面形貌如图2所示，喷涂的P3HT薄膜晶区和非晶区共存，表面厚度均匀。大面积P3HT基柔性器件的循环伏安曲线如图3所示，在电压下发生了氧化还原反应，实现了离子的掺杂。实施例2(1)对PET-ITO预处理，在乙醇中浸泡8min，氮气吹干后导电面朝上置于紫外臭氧仪中照射30min。(2)使用磁力搅拌和超声对P3HT(购自西安宝莱特)进行分散，将P3HT加入氯苯(购自国药)中经过磁力搅拌120min，超声处理120min，超声功率60W得到P3HT喷涂溶液，溶液浓度为1.2mg本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种喷涂法制备大面积P3HT基柔性电致变色器件的方法，包括：(1)将PET‑ITO导电基底进行预处理；(2)将聚(3‑己基噻吩)P3HT溶于氯苯中，搅拌，超声处理，得到P3HT喷涂溶液，其中P3HT喷涂溶液浓度为1～1.5mg/mL；(3)将步骤(1)中预处理后的PET‑ITO导电基底预热，将步骤(2)中P3HT喷涂溶液均匀喷涂在预热的PET‑ITO导电基底导电面，干燥，其中P3HT的喷涂量为0.20～1.5mg/cm2；(4)以步骤(3)中干燥后的PET‑ITO为工作电极，以另一片PET‑ITO为对电极，注入凝胶电解质，封装热压，得到P3HT基柔性电致变色器件。

【技术特征摘要】
1.一种喷涂法制备大面积P3HT基柔性电致变色器件的方法，包括：(1)将PET-ITO导电基底进行预处理；(2)将聚(3-己基噻吩)P3HT溶于氯苯中，搅拌，超声处理，得到P3HT喷涂溶液，其中P3HT喷涂溶液浓度为1～1.5mg/mL；(3)将步骤(1)中预处理后的PET-ITO导电基底预热，将步骤(2)中P3HT喷涂溶液均匀喷涂在预热的PET-ITO导电基底导电面，干燥，其中P3HT的喷涂量为0.20～1.5mg/cm2；(4)以步骤(3)中干燥后的PET-ITO为工作电极，以另一片PET-ITO为对电极，注入凝胶电解质，封装热压，得到P3HT基柔性电致变色器件。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中将PET-ITO导电基底进行预处理为：将PET-ITO导电基底放入乙醇中浸泡5-10min，氮气吹干后PET-ITO导电面朝上置于紫外臭氧仪中照射30～60min。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中搅拌时间为60～120min；超声处理时间为60～120min，超声功率为60～110W。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐开轩，李策，王宏志，侯成义，张青红，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31