[发明专利]基于高性能水凝胶电解质的电致变色器件及制备方法和应用

权利要求书

1.一种基于高性能水凝胶电解质的电致变色器件，其特征在于，所述电致变色器件为层状结构，所述层状结构自上而下依次为导电电极1、电致变色层、电解质层、离子储存层和导电电极2，其中，导电电极1、导电电极2均为ITO透明电极，电致变色层为噻吩类聚合物，离子储存层为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)，电解质层为聚丙烯酰胺基水凝胶电解质。

2.一种如权利要求1所述的基于高性能水凝胶电解质的电致变色器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)高性能水凝胶电解质的制备：采用丙烯酰胺作为单体，N,N-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，过硫酸铵作为热引发剂，四甲基乙二胺作为催化剂，高氯酸锂作为电解质制备聚丙烯酰胺基高性能水凝胶电解质；

(2)电致变色层的制备：在三电极体系中，以设定浓度的二联噻吩三苯胺(TBTPA)、电解质、有机溶剂为电解液，以ITO透明电极为工作电极，采用恒电位聚合制备PTBTPA薄膜，用色谱级乙腈清洗，即得到电致变色层；

(3)离子储存层的制备：在三电极体系中，以设定浓度的3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)、电解质、有机溶剂为电解液，以ITO透明电极为工作电极，采用恒电位聚合制备PEDOT薄膜，用色谱级乙腈清洗，即得到离子储存层；

(4)电致变色器件的组装：将聚丙烯酰胺基高性能水凝胶电解质进行切割，贴合在步骤(3)制备的PEDOT薄膜覆盖的电极上，将步骤(2)制备的PTBTPA薄膜覆盖的电极面对面贴合，在器件外围进行封装，最终获得电致变色器件。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，高性能水凝胶电解质的制备过程为：将3.11g丙烯酰胺单体溶于17.5mL去离子水中，加入20mg N,N-亚甲基双丙烯酰亚胺，16.8mg过硫酸铵，0.186g高氯酸锂以及8μL四甲基乙二胺，搅拌30分钟，将得到的溶液放入真空烘箱，60℃下放置30分钟，得到无色透明的聚丙烯酰胺水凝胶电解质，用去离子水多次冲洗去除残余的单体。

4.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，辅助电极为铂电极/钛电极，参比电极为Ag/AgCl电极；电解质为四丁基高氯酸铵、高氯酸锂；有机溶剂为色谱级二氯甲烷、乙腈；TBTPA单体浓度为0.75mmol/L，电解质浓度为0.1mol/L；所述步骤(2)中，恒电位法聚合电压为1.2V，聚合电量为0.05C；聚合结束后，在-0.6V电压下脱掺杂，脱掺杂时间为60s。

5.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，辅助电极为铂电极/钛电极，参比电极为Ag/AgCl电极；电解质为四丁基六氟磷酸铵；有机溶剂为色谱级二氯甲烷、乙腈；EDOT单体浓度为5mmol/L，电解质浓度为0.1mol/L；所述步骤(3)中，恒电位聚合电压为1.4V，聚合电量为0.1C；聚合结束后，在-0.6V电压下脱掺杂，脱掺杂时间为60s。

6.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，其特征在于，所述步骤(4)中，器件封装采用环氧树脂胶或UV光固化胶。

7.一种如权利要求1所述的基于高性能水凝胶电解质的电致变色器件的应用，通过控制电压实现器件的变色效果和透过率的调节，应用于显示器、智能窗和后视镜设备。