[發明專利]一種黑色聚合物材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201810179245.3
• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN110229312B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 孟鴻;寧皎邑;李微碩
• 申請（專利權）人: 北京大學深圳研究生院
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;C09K9/02
• 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

本發明涉及一種黑色聚合物材料及其制備方法和應用。本發明基于混色理論，將在可見光區光譜互補的兩種基于噻吩并[3,2?b]噻吩衍生物的聚合物材料共聚，從而形成寬吸收的黑色聚合物。所述材料為化學聚合而得，聚合物薄膜顏色可隨施加電位不同而在黑色和透明之間轉變，具有合成簡單、穩定性良好、響應速率較快、可溶液制備等特點，可以解決現有黑色電致變色材料飽和度不夠高，響應時間長，合成復雜，不適合大規模生產等問題，推進黑色電致變色器件的商業化應用。

技術領域

本發明屬于有機光電材料器件領域，特別涉及一種黑色聚合物材料及其制備方法與應用。

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。

在電致變色領域，從中性態的黑色到氧化態呈現出透明的電致變色器件可以廣泛的應用于后視鏡，防護眼鏡，顯示器，智能窗，電子書等。從光譜的角度理解實現黑色的要求是吸收全部可見光區(400nm-800nm)的波長，同時，在可見光區的吸收曲線越接近矩形的均勻吸收則說明黑色越飽和。因此目前科學家們實現黑色電致變色主要從材料角度和從器件角度兩個方面入手。

在黑色電致變色器件方面的研究主要以Reynolds課題組的工作為主，包括以下三種方法：首先是Reynolds在2009年提出的雙電極(Dual electrodes)器件結構，但該器件的結構復雜，相當于將兩個獨立的電致變色器件結合在一起，厚度大大增加；因此，2011年Reynolds提出了一種相比于雙電極器件結構更加簡化的雙層分子膜器件結構，但是該器件的響應慢而且沒有得到令人滿意的飽和黑色。2012年韓國延世大學的Eunkyoung Kim課題組也使用雙層分子膜器件結構，但是他們使用了紅黃藍綠四種電致變色材料，制造了兩個雙層的分子膜，在Reynolds的基礎上增加了雙層分子膜器件結構的復雜程度；最后一種方法是2011年Reynolds課題組嘗試過的將兩種材料直接通過溶液混合的物理混合方法，但是通過10倍的顯微鏡對成膜情況的觀察發現，直接溶液混合的膜出現了明顯的相分離的現象，所以這種方法顯然是不合適的。

上述的三種方法無論是雙電極(Dual electrodes)器件結構還是雙層分子膜(Bilayer film)器件結構面臨的最大的問題是通過器件方面形成的黑色只能在一個固定的視角觀察，也就是說在不同的角度看到的顏色可能是不同，因為無法排除不同面上形成的不同反射光，也就無法得到完全飽和的黑色。我們發現從器件角度出發的幾種方式無法實現完全飽和的黑色，所以必須從材料的角度出發獲得本征黑色的材料，2008年Reynolds課題組合成的D-A型嵌段聚合物，根據混色理論，他們將兩種在可見光區光譜互補的材料通過化學反應的方式共聚，形成了在可見光區有寬吸收的聚合物。但該聚合物仍然存在黑度，亮度以及響應時間不夠理想的問題，可以看到國內外對黑色電致變色材料頗高的研究興趣，但是目前為止，仍然沒有開發出完全飽和且對比度、響應時間等性能良好的黑色材料，所以黑色的電致變色材料還有充分的研究空間。

發明內容

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

本發明提供一種黑色電致變色聚合物材料，其分子結構式通式如圖1所示，其中，Ar1處可為或或或等受體單元，形成光譜具有雙峰形式的給受體單元。

其中，Ar2處為或或或或或或或等形成光譜具有單峰形式。

其中，R為-OC_nH_2n+1或-SC_nH_2n+1或或