一种黑色显示的共聚物薄膜，通过如下方法制备：首先，配制1mg/mL的单体溶液(Ⅰ)和单体溶液(Ⅱ)；其次，从单体溶液(Ⅰ)和单体溶液(Ⅱ)中取质量比为2:3～3:2的溶液配成红色单体和绿色单体的前体溶液；最后，在前体溶液中，利用循环伏安聚合法，在ITO上电沉积一层共聚物薄膜。以及提供所述黑色显示的共聚物薄膜的制备方法及应用。本发明专利技术所制备的共聚物薄膜，在中性态显示黑色，在氧化态下显示透明的淡灰色，同时具有较高的光学对比度和较快响应时间，作为一种电致变色材料，可被应用于智能窗、汽车后视镜、平面显示以及柔性可穿戴器件中。平面显示以及柔性可穿戴器件中。平面显示以及柔性可穿戴器件中。
【技术实现步骤摘要】
一种黑色显示的共聚物薄膜及其制备方法和应用
[0001]本专利技术涉及一种黑色显示的共聚物薄膜及其制备方法，该薄膜作为电致变色活性材料可适用于智能窗、汽车后视镜、平面显示以及可穿戴设备中。
技术介绍
[0002]电致变色(EC)，是指材料在外加电压下，随着电荷的注入/脱出以及离子的掺杂/脱掺杂，材料发生化学氧化/还原反应，其外观上颜色发生可逆变化的现象。当电致变色材料被制造在透明导电基底上并且施加电压时，可以清楚地观察到它们的颜色变化，且去除外加电压后，仍能长时间保持颜色不发生改变，因此可以用于节能显示领域。由于电致变色材料具有色彩丰富、能耗低等优点，正逐渐引起学术界和工业界的极大兴趣，其在显示器、电子纸、军事伪装等方面具有广泛的应用前景。
[0003]在现有的有机电致变色材料中，黑色的电致变色材料报道的比较少，其原因在于黑色电致变色材料要求聚合物必须实现对整个可见光区的全吸收(400nm-800nm)，这对材料的设计和合成有非常高的要求。2008年，J.R.Reynolds等人(nature materials,2008,7,795-799)通过调节给体-受体结构的方法，合成了第一个黑色的电致变色材料，但是的过程较为繁琐且不易控制。2011年，J.R.Reynolds等人(Adv.Mater.2010,22,4949-4953)又通过化学聚合调节聚合物主链中给体和受体的相对含量，制备了一种黑色显示的聚合物电致变色材料，所制备的薄膜具有良好的电致变色性能，但是化学聚合之后喷涂的薄膜表面不均匀。
[0004]基于现有的技术背景，开发一种简单可控的方法制备出高性能的黑色显示的聚合物电致变色材料是十分有必要的。
技术实现思路
[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术的第一个目的是提供一种黑色显示的共聚物薄膜，该薄膜作为电致变色材料可实现颜色从黑色到透明的可逆转变，并且具有高的光学对比度，快的响应时间以及良好的循环稳定性；本专利技术的第二个目的是提供制备该共聚物薄膜的简单可控的方法及实验参数；本专利技术的第三个目的是将所制备的聚合物薄膜作为电致变色活性材料应用于电致变色器件中如在光学显示器、传感器和护目镜中。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0007]一种黑色显示的共聚物薄膜，通过如下方法制备：首先，配制1mg/mL的单体溶液(Ⅰ)和单体溶液(Ⅱ)；其次，从单体溶液(Ⅰ)和单体溶液(Ⅱ)中取质量比为2:3～3:2的溶液配成红色单体和绿色单体的前体溶液；最后，在前体溶液中，利用循环伏安聚合法，在ITO上电沉积一层共聚物薄膜。
[0008]进一步，在以ITO玻璃为工作电极，以铂丝为对电极，以Ag/AgCl电极为参比电极的三电极体系中，使用文献中已报道的分别显示红、绿的两种聚合前体采用常用的支持电解质和电解溶剂配成两种单体溶液，分别命名为单体溶液(Ⅰ)，单体溶液(Ⅱ)。
[0009]再进一步，所述的配制的单体溶液中，单体浓度为0.5～5mg/mL(优选1mg/ml～3mg/ml)，支持电解质的浓度为0.05～0.3mol/L(优选0.1～0.1mol/L)。
[0010]所述电解溶剂是二氯甲烷和乙腈按体积比3:2的混合溶剂。
[0011]所述的电化学聚合方法为循环伏安聚法。
[0012]所述的循环伏安聚合法中的电压范围为-1.0V～1.5V(优选-0.6V～1.1V)，扫描速度为0.1mV/s～0.5mV/s(优选0.2mV/s～0.4mV/s)，聚合圈数为5～15圈(优选15圈)。
[0013]所述的清洗共聚物薄膜的有机溶剂为二氯甲烷和乙腈按体积比3:2混合的混合溶剂。
[0014]一种黑色显示的共聚物薄膜的制备方法，所述的制备方法按如下的步骤进行：首先，配制1mg/mL的单体溶液(Ⅰ)和单体溶液(Ⅱ)；其次，从单体溶液(Ⅰ)和单体溶液(Ⅱ)中取质量比为2:3～3:2的溶液配成红色单体和绿色单体的前体溶液；最后，在前体溶液中，利用循环伏安聚合法，在ITO上电沉积一层共聚物薄膜。
[0015]所述前体溶液中红色单体和绿色单体的质量比为2:3。
[0016]循环伏安聚合的圈数为15圈。
[0017]本专利技术中，在前体溶液中，采用原位电化学聚合的方法在ITO玻璃表面电沉积共聚物薄膜。将该薄膜清洗干净，真空烘干，进一步测试其电致变色性能包括光谱电化学，光学对比度，响应时间以及循环稳定性。
[0018]本专利技术所述的共聚物薄膜作为电致变色材料在中性态下显示黑色，在氧化态下显示透射的灰色，并且在这两种状态之间可以发生稳定可逆的颜色切换，同时在指定的波段下该材料有良好的响应时间和较高的光学对比度。
[0019]所述的共聚物电致变色薄膜，在短波区下的光学对比度为29.53％～35.03％；
[0020]所述的共聚物电致变色薄膜，在短波出处的着色时间为4.09s～4.78s，褪色时间为4.87s～5.56s。
[0021]所述的黑色显示的共聚物薄膜的应用，其特征在于，该薄膜可作为一种黑色显示的电致变色材料使用。
[0022]该多层聚合物薄膜电致变色材料可适用于智能窗、汽车后视镜、平面显示以及柔性可穿戴设备中。
[0023]与现有的技术相比，本专利技术的有益效果在于：提供了一种制备黑色显示的共聚物电致变色材料的方法，该方法简单、可控，所制备的黑色显示的聚合物电致变色材料展现出优异的电致变色性能，其有望被用于智能窗、汽车后视镜、平面显示以及柔性可穿戴设备中。
附图说明
[0024]图1是实施例1和2中所使用的两种聚合单体的分子结构；
[0025]图2是实施例1中所制备的共聚物薄膜在-0.6～1.1V，扫描速度为0.1V/s时的循环伏安曲线；
[0026]图3是实施例1中所制备的共聚物薄膜在不同电压下的光学吸收；
[0027]图4是实施例1中所制备的共聚物薄膜在特定波长下的从-0.3～0.5V多电位阶跃下透射率随时间变化的曲线；
[0028]图5是实施例2中所制备的共聚物薄膜在-0.6～1.1V，扫描速度为0.1V/s时的循环伏安曲线；
[0029]图6是实施例2中所制备的共聚物薄膜在不同电压下的光学吸收；
[0030]图7是实施例2中所制备的共聚物薄膜在特定波长下的从-0.3～0.5V多电位阶跃下透射率随时间变化的曲线；
[0031]图8是实施例3中所制备的共聚物薄膜在-0.6～1.1V，扫描速度为0.1V/s时的循环伏安曲线；
[0032]图9是实施例3中所制备的共聚物薄膜在不同电压下的光学吸收；
[0033]图10是实施例3中所制备的共聚物薄膜在特定波长下的从-0.3～0.5V多电位阶跃下透射率随时间变化的曲线；
[0034]图11是对比例1中所制备的聚合物薄膜在-0.6～1.1V，扫描速度为0.1V/s时的循环伏安曲线；
[0035]图12是对比例1中所制备的聚合物薄膜在不同电压下的光学吸收本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种黑色显示的共聚物薄膜，通过如下方法制备：首先，配制1mg/mL的单体溶液(Ⅰ)和单体溶液(Ⅱ)；其次，从单体溶液(Ⅰ)和单体溶液(Ⅱ)中取质量比为2:3～3:2的溶液配成红色单体和绿色单体的前体溶液；最后，在前体溶液中，利用循环伏安聚合法，在ITO上电沉积一层共聚物薄膜。2.如权利要求1所述的一种黑色显示的共聚物薄膜，其特征在于，在以ITO玻璃为工作电极，以铂丝为对电极，以Ag/AgCl电极为参比电极的三电极体系中，使用分别显示红、绿的两种聚合前体采用支持电解质和电解溶剂配成两种单体溶液，分别命名为单体溶液(Ⅰ)，单体溶液(Ⅱ)。3.如权利要求2所述的一种黑色显示的共聚物薄膜，其特征在于，所述的配制的单体溶液中，单体浓度为0.5～5mg/mL，支持电解质的浓度为0.05～0.3mol/L。4.一种如权利要求1所述的黑色显示的共聚物薄膜的制备方法，其特征在于，所述的制备方法按如下的步骤进行：首先，配制1mg/mL的单体溶液(Ⅰ)和单体溶液(Ⅱ)；其次，从单体溶液(Ⅰ)...
【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳密，秦超，陈璐，张诚，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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