【摘 要】
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电致变色器件(electrochromic device,ECD)通过电化学的氧化还原反应,展现出可逆的颜色改变,由于其在各种光学装置上的潜在应用而吸引了研究者的广泛兴趣。本课题以全固态电致变色
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电致变色器件(electrochromic device,ECD)通过电化学的氧化还原反应,展现出可逆的颜色改变,由于其在各种光学装置上的潜在应用而吸引了研究者的广泛兴趣。本课题以全固态电致变色器件的制备为目的,系统研究了各层材料的制备及性能,并将各层材料组装得到了全固态电致变色器件,对其性能进行了优化。
以苯胺为原料,水为反应溶剂,使用十二烷基苯磺酸为掺杂剂和乳化剂,过硫酸铵作为氧化剂,采用乳液聚合法合成了聚苯胺乳液,用于涂敷制膜。通过改变聚乙烯醇的种类和用量,来调节聚苯胺的成膜性,结果表明以PVA1750±50作为成膜助剂,质量分数为2.8%时,可得到成膜效果好,变色性能优异的聚苯胺薄膜。
使用溶胶凝胶法以钛酸丁酯为前驱体制备了二氧化钛溶胶,并通过提拉法制备了不同层数的二氧化钛薄膜。使用XRD、SEM、UV和循环伏安等多种手段对所制备的薄膜进行表征,结果表明:提拉法制备的二氧化钛薄膜提拉层在30~60层时效果良好;经500℃热处理后,可形成明显的锐钛矿型二氧化钛晶体,薄膜均匀平整,厚度大约为200nm,薄膜表面颗粒大小均匀,直径大约10-20nm;所得薄膜具有较强的离子储存能力,锂离子的抽出和嵌入速率稳定,适合作为离子储存层。
使用PMMA为基体制备了电导率为10-3S/cm的凝胶电解质,且平均光学透过率大于85%,适合作为电致变色器件的电解质。将制备得到的聚苯胺、二氧化钛和电解质根据不同的结构,组装成对称结构的电致变色器件(SSECD)和非对称结构的电致变色器件(ASECD)。现场电化学-紫外光谱检测发现,ASECD的最大透射率差△Tmax=43.3%,比SSECD约增大一倍,显示出黄(-1.4V)、绿(0V)、蓝(1.4V)三色变化,且具有更快的着、褪色响应速度(0.8s),但其使用寿命较SSECD稍差,需进一步改进。
此外还进行了柔性电致变色器件的探索研究,得到了一些初步的结果。
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