[發(fā)明專利]一種高壓電場作用變色材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2013-06-21
• 公開（公告）號: CN103275695A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張敬敏
• 申請（專利權(quán)）人: 張敬敏
• 主分類號: C09K9/00
• 分類號: C09K9/00;C09K9/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高壓電場作用變色材料及其制備方法。

背景技術(shù)

電致變色(Electrochromism，EC)是指在外界電場的作用下，材料發(fā)生氧化或還原導(dǎo)致其對光透射或反射產(chǎn)生可逆變化，在外觀上表現(xiàn)為顏色的可逆變色現(xiàn)象。電致變色材料一般可分為無機電致變色材料和導(dǎo)電聚合物電致變色材料兩大類：無機材料是較早被研究的電致變色材料，且具有顏色對比度高、循環(huán)穩(wěn)定性高、附著力強及熱穩(wěn)定性高等優(yōu)點；與無機電致變色材料相比，導(dǎo)電聚合物電致變色材料具有響應(yīng)速度快、顏色變化豐富、易加工、易分子設(shè)計及成本低廉等優(yōu)點。因此，僅靠單一的材料來實現(xiàn)性能較好的電致變色現(xiàn)象又具有其局限性，利用導(dǎo)電聚合物-無機材料復(fù)合制備電致變色材料已經(jīng)受到越來越多的研究者關(guān)注；畢竟兩種材料間均有各自的優(yōu)勢：導(dǎo)電聚合物雖然具有響應(yīng)速度快、顏色變化豐富、易加工、易分子設(shè)計及成本低廉等優(yōu)點，而無機材料所具有的優(yōu)點(顏色對比度高、循環(huán)穩(wěn)定性好、附著力強及熱穩(wěn)定性高等)也是導(dǎo)電聚合無法替代的。目前，通過選取適當(dāng)不同材料，利用其結(jié)構(gòu)、性能上的協(xié)同效應(yīng)來制備性能更好的電致變色材料被證明是可行的；越來越多的研究成果均表明這一思路必將開啟電致變色材料研究領(lǐng)域的新熱潮。

基于此，本發(fā)明立足開發(fā)結(jié)構(gòu)特殊的復(fù)合型電致變色材料，經(jīng)過結(jié)構(gòu)的改變充分提高復(fù)合材料的綜合性能，使得所制備的電致變色材料性能更佳優(yōu)異。

電致變色材料的示例包括諸如鎢氧化物、鉬氧化物等無機化合物及諸如吡啶、氨基醌和吖嗪化合物等有機化合物。然而，雖然納米電致變色的藍色和綠色電致變色材料是已知的，但是尚未很好地開發(fā)出紅色電致變色材料。

與無機電致變色材料相比，有機電致變色材料在長期穩(wěn)定性方面具有缺點，但是具有以下優(yōu)點，即，它們可應(yīng)用于柔性基底，并能夠用于通過濕處理形成薄膜。基于這些優(yōu)點，已經(jīng)對有機電致變色材料進行了大量研究。

此外，需要在高壓電場作用下紅色、綠色的組合來實現(xiàn)全色電致變色。然而，至今只是發(fā)現(xiàn)極少的紅色電致變色材料。在這樣的情況下，存在開發(fā)紅色電致變色材料的需要。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于：提供一種高壓電場作用變色材料，在沒有電場作用下為綠色，在電壓為1000v或以上時，為紅色的復(fù)合變色材料，同時具有使用壽命長，性能優(yōu)異等特點。

為了實現(xiàn)以上發(fā)明目的，本申請?zhí)峁┝艘韵录夹g(shù)方案：

一種高壓電場作用變色材料，包括組分一無機材料和組分二有機材料兩部分，其中，所述組分一選自WO₃或Co₃O₄，所述組分二為包括式1的化合物：

式1

其中，R₁選自于由單鍵、苯基、聯(lián)苯基、三聯(lián)苯基、噻吩基和聯(lián)噻吩基組成的組；其中，R₂為1～3個碳原子的烷基鏈或H；R₃為1～3個碳原子的烷基鏈或H。

一種高壓電場作用變色材料的制備方法，步驟如下：

步驟一在室溫下將組分二加入無水二氯乙烷中，然后在攪拌速度為200r/s的惰性氣體保護下使組分二完全溶解于無水二氯乙烷中，并混合均勻，得到混合物，將混合物的溫度從室溫升至70℃，然后加入二羥基單體，并在溫度為70℃下冷凝回流反應(yīng)50h，然后冷卻至室溫，然后采用過濾分離的方法得到固體反應(yīng)產(chǎn)物，最后在溫度為45℃下將得到的固體反應(yīng)產(chǎn)物干燥至恒重，即得到組分二備用料；所述的組分二與無水二氯乙烷的質(zhì)量比為1∶4；所述的組分二與二羥基單體的摩爾比為1∶2；

步驟二在ITO玻璃導(dǎo)電層表面鋪展一層直徑在800nm的聚苯乙烯球；

步驟三采用電化學(xué)沉積工藝在ITO玻璃導(dǎo)電層表面的聚苯乙烯球間隙沉積組分一；

步驟四采用甲苯浸泡的方式去除聚苯乙烯球，從而在ITO玻璃導(dǎo)電層表面形成柱狀納米組分一；

步驟五采用電化學(xué)沉積工藝在ITO玻璃導(dǎo)電層表面的柱狀納米組分一間隙沉積組分二備用料，得到復(fù)合電致變色材料。

有益效果

1、本發(fā)明中的變色材料，在沒有電壓時為綠色，在1000v以上高壓電場作用下，為紅色。

2．采用本發(fā)明制備的電致變色材料具有良好的電化學(xué)氧化還原可逆性；

3．采用本發(fā)明制備的電致變色材料制成的產(chǎn)品變化的響應(yīng)時間快，且顏色的變化應(yīng)是可逆的，顏色變化靈敏度高；

4．采用本發(fā)明制備的電致變色材料制成的產(chǎn)品有較高的循環(huán)壽命；