[发明专利]一种黑色显示的共聚物薄膜及其制备方法和应用

说明书

一种电化学共聚物薄膜及其制备方法和应用，所述的共聚物薄膜的制备过程为：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)中取适量溶液配成绿色单体和蓝色单体一定质量比的前体溶液；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。本发明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。

(一)技术领域

本发明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。

(二)背景技术

电致变色是在外加电场的作用下，材料的光学性质，(如反射率、透射率、吸收率等)发生稳定、可逆变化的现象，在宏观上表现出颜色的可逆变化。近年来，由于资源的过度消耗和环境的污染，节能减排越来越受到世界各国的关注，电致变色材料也越发引起关注。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。其中，有机电致变色材料(尤其是导电聚合物)由于其多色显示、易于加工、灵活性、快速氧化还原交换、高光学对比度等优点，在电子商务应用中得到了越来越多的应用。

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。

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。

(三)发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明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；本发明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；本发明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。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种电化学共聚物薄膜，所述电化学共聚物薄膜由以下方法制备：

首先，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，使用分别显示绿、蓝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)，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)中取适量溶液配成绿色单体和蓝色单体作为设定质量比的前体溶液；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。

一种电化学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，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，使用分别显示绿、蓝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)，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)中取适量溶液配成绿色单体和蓝色单体作为设定质量比的前体溶液；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。