[发明专利]一种室温下可凝胶化且自修复的电致变色溶液及其应用

说明书

本发明涉及一种电致变色溶液，所述电致变色溶液包含：溶剂、阳极电活性材料、阴极电活性材料以及含二芳基苯并呋喃酮基团的聚合物。本发明的电致变色溶液在室温下可凝胶化，凝胶在室温下即可自修复且对电致变色溶液的电致变色性能无影响。本发明还涉及填充所述电致变色溶液的电致变色器件。

技术领域

本发明涉及电致变色领域，更特别地涉及电致变色器件中的电致变色溶液。

背景技术

电致变色是一种电驱动变色技术，是材料在外加电压作用下通过得失电子使材料自身颜色发生变化的过程。其在电致变色窗、汽车后视镜、电致变色眼镜、高分辨率光电摄像器材、光电化学能转换/储存器、军事伪装和装饰材料等具有极大的应用价值。

电致变色器件的基本结构类似三明治，电致变色介质置于由两个镀有导电材料的基底中间。电致变色器件按照电致变色介质物理状态可以分为3类，一类是溶液型电致变色器件，其中，电致变色材料始终溶解在溶剂中。第二类为半溶液型电致变色器件，器件在着色态和透明态之间转换的过程中伴随着电子的传输和材料化学性质的改变，当器件处于透明状态时，电致变色材料溶解于溶剂中；当器件处于着色状态时，电致变色材料会在电极表面富集。第三类为全固态电致变色器件，在器件变色的整个过程中，电致变色材料始终处于固体状态。

在上述三种类型的电致变色器件中，溶液型电致变色器件具有结构简单、制备工艺简便和响应时间短等特点，所以一直是电致变色器件研究的热点并被广泛应用。但是，在长期使用过程中，电致变色溶液可能产生相分离、沉积或缺陷从而影响视觉；此外，由于不可避免的外力作用，可能会导致电致变色器件破裂，从而泄露有毒的电致变色溶液并可能危及到驾驶员或其他人员的安全。

为了克服上述问题，美国专利US5801873采用丙烯酸类的聚合物作为电致变色溶液的增稠剂，从而增加溶液的粘稠度，避免在电致变色器件中产生相分离或沉积，以及降低溶液流动速度，使得在电致变色器件破裂后方便清理和降低有毒物质对人员的伤害。虽然其浓度较高（最佳浓度为7~15%(w/w)），但由于没有交联所以对溶液的凝胶化能力有限；而且在加工方面，其首先在玻璃基底的导电层上通过溶剂挥发制得聚丙烯酸类的薄膜，增加了工艺的复杂性。美国专利US8928966向电致变色溶液中加入具有抗蠕变性能的交联的聚合物电解质，但是聚合物电解质可以导电，对电致变色器件的性能会有一定的影响。中国专利CN201410165629.1向电致变色溶液中引入可经紫外光交联的丙烯酸衍生物，形成的凝胶的稳定性好、工艺简单、能抑制电致变色器件破裂后溶液的流出等，但是对由于撞击导致的凝胶破裂难以修复。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种电致变色溶液，其可凝胶化且凝胶破裂后可在室温下自修复。此外，本发明还提供了包含所述电致变色溶液的溶液型电致变色器件。

一种电致变色器件中的电致变色溶液，包含溶剂、阳极电活性材料、阴极电活性材料和含有式1结构单元的聚合物；

式1

式1中，R₁和R₂独自选自H或C_1~20的烃基。

所述含有式1结构单元的聚合物(本发明也称为含二芳基苯并呋喃酮基团的聚合物)在室温下可发生自动断键和结合的平衡反应，其机理如下式所示，从而赋予凝胶形成和自修复功能。

作为优选，式1中，R₁和R₂为H或叔丁基。

所述的含有式1结构单元的聚合物可为主链含有式1结构单元的聚合物或侧基含有式1结构单元的聚合物。

进一步优选，所述的电致变色溶液中，优选包含如式2和式3结构片段的超支化聚合物：