电致变色材料就是在外部电场的作用下,变色材料自身通过体系中发生的氧化和还原过程,颜色出现变化的现象。电致变色材料的颜色变化随外界电压的变化是可逆的,这种新奇特性可用来制造电致变色器件,并可将其用于建筑窗户、平板显示器、工业控制屏、节能环保材料、电子信息等领域。近年来,人们发现导电聚合物如聚苯胺(PANI)、聚噻吩(PTh)及其衍生物等也具有较好的电致变色现象,且导电聚合物材料成本低、器件制备工艺简单、工作电压低、循环寿命长,随外界电场变化,材料的颜色对比度变化明显,器件响应速度快,具有比其他类型电致变色材料更好的应用前景。但如何将其与当代制备的纳米材料及各种新材料进行组合或复合,开发新型电致变色复合材料,进一步提升导电聚合物电致变色材料的物理化学特性,也一直是世界范围内电致变色材料研究领域的热点研究问题。针对这一主题,本论文以多壁碳管(MWNTs)为添加物,将其分别与聚苯胺(PANI)、聚噻吩(PTh)两种导电聚合物进行复合,采用旋涂工艺,在ITO玻璃上制备出了不同添加比的MWNTs/PANI、MWNTs/PTh电致变色复合薄膜,并以此组装出了MWNTs/PANI、MWNTs/PTh复合膜电致变色原型器件,研究了不同MWNTs添加比对制备的MWNTs/PANI、MWNTs/PTh电致变色复合薄膜的显微结构、形貌和电致变色特性的影响,研究结果对开发新型电致变色复合膜及器件有一定应用价值。本论文主要研究内容如下:(1)利用溶液混合技术,以1-甲基-2-吡咯烷酮为溶剂,将不同添加量的MWNTs加入导电PANI中,并通过旋涂工艺,在ITO玻璃衬底上制备出了MWNTs/PANI电致变色复合薄膜器件。研究了聚苯胺中MWNTs添加量对复合膜层电导率、显微结构及电致变色特性的影响,对比了外界电场变化情况下,添加MWNTs前后PANI电致变色器件的膜层表面粗糙度、颜色对比度及响应时间的变化情况。研究发现,添加MWNTs后,MWNTs/PANI电致变色复合薄膜器件表现出了更强的电致变色性能,随着碳纳米管含量的增加,复合薄膜器件的电导率也随之提高,与纯PANI电致变色薄膜器件比较发现,复合膜层变色所需外界电压明显下降,这对提高器件寿命及变色响应时间非常有利;研究还发现,添加MWNTs后,因MWNTs相互缠绕形成团簇颗粒,制备的MWNTs/PANI复合膜的表面粗糙度有所增加,但均匀分散在PANI聚合物中的碳管之间通过交联可形成一系列电子传输路径,有利于提高复合膜层的电导率,提高电致变色响应时间,减少同一对比度下外加电压的大小。对比结果发现,只要使MWNTs能均匀分散在MWNTs/PANI复合膜中,在碳管添加量小于5%重量百分比的情况下,MWNTs/PANI复合薄膜的电致变色特性就可得到提高或改善。(2)将不同添加量的MWNTs直接加入导电的PTh溶液中,经强力超声搅拌分撒后,通过旋涂工艺,在ITO玻璃衬底上制备出了MWNTs/PTh复合电致变色薄膜器件。用扫描电镜(SEM)研究了PTh中MWNTs添加量对复合膜显微结构及电致变色特性的影响;用四探针方法研究了不同MWNTs添加量对复合膜层电导率的影响;利用紫外-可见光谱仪(UV-vis)对复合膜层在外电场作用下的颜色变化特性进行了分析研究。结果发现,添加少量(<5%质量比)的MWNTs后,MWNTs/PTh复合电致变色薄膜器件的电导率随掺杂量的增加而提高,同时,MWNTs的添加也使复合膜的电致变色性能及响应时间得到一定改善。随着碳纳米管添加量的增加,虽然复合薄膜器件的变色所需的外界电压明显下降,但器件变色区域的变色均匀度出现一定偏差。研究发现,因碳管较多时,复合膜中碳管的分布均匀性有差异,局部电导率增加明显,这部分区域的变色响应时间提高明显,但有些区域,碳管分布密度较小,其变色响应跟不上碳管分布密度大的区域,导致整个MWNTs/PTh复合电致变色薄膜器件的变色特性出现差异。但碳管添加后,因碳管提供了较多的一维导电通道,MWNTs/PTh复合电致变色薄膜器件的寿命却有显著改善。这对提高器件寿命及变色响应时间非常有利。因此,采用缠绕性较弱的短管,提高添加MWNTs的纯度,使之能均匀分散在复合电致变色薄膜中是提高MWNTs/PTh复合电致变色薄膜器件电致变色特性的技术关键。本论文采用了导电聚合物和碳管均匀混合后再进行旋转涂覆的制备工艺操作流程简单,成本低,安全可靠,在电致变色器件的实际应用中具有一定参考价值。