[發明專利]一種紅色電致變色聚合物材料、制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710560435.5
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN109233799B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 孟鴻;殷語陽;許盼盼;賀耀武;曾先哲
• 申請（專利權）人: 北京大學深圳研究生院
• 主分類號: C09K9/02
• 分類號: C09K9/02;C08G61/12;H01L51/54
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 郭偉剛

本發明涉及一種紅色電致變色聚合物材料、制備方法及應用，所述材料為基于并噻吩衍生物的一系列聚合物。所述材料使用化學聚合而得，聚合物薄膜顏色可隨施加電位不同而在紅色和淡藍色之間轉變，具有穩定性良好、透過率高、響應速率較快、可溶液制備等特點，可以解決現有紅色電致變色材料大多為電化學聚合而得，溶解度不佳，較難應用于柔性、大面積的電致變色器件制備及批量生產的問題。同時，所述材料紅色純度較高，而紅色作為三原色之一，獲得較純紅色的電致變色材料也勢必推動電致變色全色顯示的發展。

技術領域

本發明屬于有機光電材料器件，涉及一種紅色電致變色聚合物材料、制備方法和應用。

背景技術

電致變色材料的特征是在外電壓驅動下，其光學性能可發生可逆和持久穩固的變化，外觀上表現為顏色變化。自上世紀80年代起，關于有機電致變色材料的報道大幅出現，有機電致變色材料易進行分子設計，顏色變化種類多、變色響應速度快，可加工制備成柔性器件，且價格便宜，有良好的應用前景。導電聚合物是一類重要的有機電致變色材料，這類材料具有較高的比容量、良好的導電性和柔性，且分子結構多樣可調易得到豐富多彩的顏色。

紅色是三原色之一，性能優良的紅色電致變色材料的缺失嚴重影響著這一領域的發展，開發紅色的電致變色材料對實現電致變色的全色顯示有重要意義。現有的紅色電致變色材料，早期以聚噻吩類的為主，后也有多種類型的材料被研發，如EDOT、ProDOT與苯的衍生物共聚等，但這些材料大多數是通過電化學聚合而得，難以實現大面積的制備，亦或是顏色在紅色光范圍附近，不夠接近純紅色。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種紅色電致變色聚合物材料、制備方法和應用，解決現有紅色電致變色材料大多為電化學聚合而得，溶解度不佳，較難應用于柔性、大面積的電致變色器件制備及批量生產的問題。

本發明為了解決上述問題，提供的技術方案之一為：提供一種紅色電致變色聚合物材料，其分子結構式(如圖1)為：

其中，Ar為苯、萘、蒽、菲、噻吩、硒吩、呋喃、吡咯、1,3-環戊二烯及它們的衍生物中的一種；

R₁,R₂為-H、-OC_nH_2n+1、中的一種，1≤n≤50；

1≤x≤50，1≤y≤50。

在本發明提供的紅色電致變色聚合物材料中，所述衍生物為在苯、萘、蒽、菲、噻吩、硒吩、呋喃、吡咯、1,3-環戊二烯上加以烷基鏈或者烷氧鏈。

在本發明提供的紅色電致變色聚合物材料中，所述烷基鏈或者烷氧鏈為直鏈或叉鏈。

在本發明提供的紅色電致變色聚合物材料中，對可見光的最大吸收波長落在490～540nm范圍內。

具體地，本發明將具有剛性共軛結構的并噻吩衍生物與雜原子芳環或其衍生物結合，從而調整帶隙，使材料對可見光的最大吸收波長落在490～540nm范圍內，以達到反射光為紅色的目的。在主鏈上加以不同長度、形狀的烷氧鏈作側鏈，可以調節聚合物的溶解度，而其空間位阻以及氧原子和并噻吩上的硫原子的相互作用也可微調聚合物的能級。

所列可能變化的結構中，Ar部分可能的結構其能級在一個較小的波動范圍內，所得材料顏色應落在紅色范圍內；而側鏈的修飾是為了調節材料的溶解性，對能帶結構有微調的作用。

當R₁,R₂為-OCH₃，Ar部分為以下結構時，計算預測一個重復單元的能級結果為：