[发明专利]一种红色电致变色聚合物材料、制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种红色电致变色聚合物材料、制备方法及应用，所述材料为基于并噻吩衍生物的一系列聚合物。所述材料使用化学聚合而得，聚合物薄膜颜色可随施加电位不同而在红色和淡蓝色之间转变，具有稳定性良好、透过率高、响应速率较快、可溶液制备等特点，可以解决现有红色电致变色材料大多为电化学聚合而得，溶解度不佳，较难应用于柔性、大面积的电致变色器件制备及批量生产的问题。同时，所述材料红色纯度较高，而红色作为三原色之一，获得较纯红色的电致变色材料也势必推动电致变色全色显示的发展。

技术领域

本发明属于有机光电材料器件，涉及一种红色电致变色聚合物材料、制备方法和应用。

背景技术

电致变色材料的特征是在外电压驱动下，其光学性能可发生可逆和持久稳固的变化，外观上表现为颜色变化。自上世纪80年代起，关于有机电致变色材料的报道大幅出现，有机电致变色材料易进行分子设计，颜色变化种类多、变色响应速度快，可加工制备成柔性器件，且价格便宜，有良好的应用前景。导电聚合物是一类重要的有机电致变色材料，这类材料具有较高的比容量、良好的导电性和柔性，且分子结构多样可调易得到丰富多彩的颜色。

红色是三原色之一，性能优良的红色电致变色材料的缺失严重影响着这一领域的发展，开发红色的电致变色材料对实现电致变色的全色显示有重要意义。现有的红色电致变色材料，早期以聚噻吩类的为主，后也有多种类型的材料被研发，如EDOT、ProDOT与苯的衍生物共聚等，但这些材料大多数是通过电化学聚合而得，难以实现大面积的制备，亦或是颜色在红色光范围附近，不够接近纯红色。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种红色电致变色聚合物材料、制备方法和应用，解决现有红色电致变色材料大多为电化学聚合而得，溶解度不佳，较难应用于柔性、大面积的电致变色器件制备及批量生产的问题。

本发明为了解决上述问题，提供的技术方案之一为：提供一种红色电致变色聚合物材料，其分子结构式(如图1)为：

其中，Ar为苯、萘、蒽、菲、噻吩、硒吩、呋喃、吡咯、1,3-环戊二烯及它们的衍生物中的一种；

R₁,R₂为-H、-OC_nH_2n+1、中的一种，1≤n≤50；

1≤x≤50，1≤y≤50。

在本发明提供的红色电致变色聚合物材料中，所述衍生物为在苯、萘、蒽、菲、噻吩、硒吩、呋喃、吡咯、1,3-环戊二烯上加以烷基链或者烷氧链。

在本发明提供的红色电致变色聚合物材料中，所述烷基链或者烷氧链为直链或叉链。

在本发明提供的红色电致变色聚合物材料中，对可见光的最大吸收波长落在490～540nm范围内。

具体地，本发明将具有刚性共轭结构的并噻吩衍生物与杂原子芳环或其衍生物结合，从而调整带隙，使材料对可见光的最大吸收波长落在490～540nm范围内，以达到反射光为红色的目的。在主链上加以不同长度、形状的烷氧链作侧链，可以调节聚合物的溶解度，而其空间位阻以及氧原子和并噻吩上的硫原子的相互作用也可微调聚合物的能级。

所列可能变化的结构中，Ar部分可能的结构其能级在一个较小的波动范围内，所得材料颜色应落在红色范围内；而侧链的修饰是为了调节材料的溶解性，对能带结构有微调的作用。

当R₁,R₂为-OCH₃，Ar部分为以下结构时，计算预测一个重复单元的能级结果为：