[發(fā)明專利]三臂和六臂三聚茚聚合物及其在電致變色領(lǐng)域中的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911181866.6
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN110845709B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林凱文;張小賓;王悅輝
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)中山學(xué)院
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;G02F1/1516
• 代理公司: 深圳叁眾知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44434
• 代理人: 董楊

本發(fā)明涉及三臂和六臂三聚茚聚合物及其在電致變色領(lǐng)域的應(yīng)用。所述的三臂和六臂三聚茚聚合物其結(jié)構(gòu)式如下，其中Ar1和Ar2為可進(jìn)行電化學(xué)聚合的芳香基團(tuán)，當(dāng)Ar2為H時為三臂三聚茚聚合物，當(dāng)Ar1和Ar2同為可進(jìn)行電化學(xué)聚合的芳香基團(tuán)為六臂三聚茚聚合物；所述R為H、Csubgt;1~50/subgt;烷基直鏈或支化鏈、酮基、丙二腈；所述n和m為1~10000的自然數(shù)。該聚合物具有多孔形貌，電化學(xué)和動力學(xué)穩(wěn)定性高，制備出的器件具有高的電致變色性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機(jī)光電領(lǐng)域，具體涉及三臂和六臂三聚茚聚合物的設(shè)計合成及其在電致變色中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

電致變色材料是指通過改變施加在材料上的外加電壓可以調(diào)控其摻雜程度，使材料的能帶結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而引起其光學(xué)吸收性能的變化，在視覺上則表現(xiàn)為材料薄膜顏色的變化。隨著摻雜（氧化）程度的增加，電致變色材料可以在價帶和導(dǎo)帶之間形成具有更低帶隙的極化子和雙極化子能級，這些新能級的形成改變了價電子躍遷過程中所需的能量，在光譜電化學(xué)上則表現(xiàn)為吸收峰的變化。這類材料在低能耗顯示器件、電子紙、變色皮膚、信息存儲顯示等多個領(lǐng)域展現(xiàn)出商業(yè)化前景，可用于多種可穿戴電子設(shè)備的更新與功能集成化。

電致變色材料性能的評價是面臨最重要的問題，科研工作者將電致變色性能用如下參數(shù)和指標(biāo)進(jìn)行評定：

（1）光學(xué)對比度：（Electrochromic?contrast，ΔT）在單一波長下電致變色材料的氧化態(tài)（Oxidated）和中性態(tài)（Neutral）之間的光學(xué)透射率（T_ox和T_neut。）之差，它是衡量材料類電致變色性能的重要參數(shù)之一。此波長是根據(jù)材料的吸收光譜確定的（同一材料也可能出現(xiàn)多個波長），也就是材料在氧化態(tài)或中性態(tài)的最大吸收峰所對應(yīng)的波長。材料的吸收光譜是指材料在不同波長下對應(yīng)的吸光度或透過率曲線，通過吸收光譜吸光度的大小來衡量材料的顏色變化，除此之外，光譜電化學(xué)實驗還可以根據(jù)所施加的不同電壓來反應(yīng)材料中單極化子或雙極化子的生成。

（2）著色效率：（Coloration?efficiency，CE）是指電致變色材料在特定的波長下，單位面積下導(dǎo)電聚合物膜注入一定電量時吸光度的變化與發(fā)生的透過率轉(zhuǎn)化的電荷密度之間的比值。一般情況下，同一種聚合物薄膜在氧化或還原過程中，著色效率的值是固定不變的，與薄膜的厚度也是無關(guān)的。著色效率計算公式為：

?

其中， △OD為光學(xué)密度變化值，指聚合物薄膜在特定的波長 λ_max下，氧化態(tài)和還原態(tài)透過率的比值； Q_d是電荷密度，指單位面積上注入的電荷量。

（3）響應(yīng)時間：（Switching?time）電致變色材料或器件完成一個氧化（著色態(tài)）或還原（褪色態(tài)）轉(zhuǎn)化過程所需要的時間，氧化（著色）過程對應(yīng)為著色響應(yīng)時間，還原（褪色）過程對應(yīng)為褪色響應(yīng)時間。響應(yīng)時間一般采用透過率變化95%所需的時間來計算，影響轉(zhuǎn)化時間的因素主要有：電解池的組成（溶劑的酸堿性、支持電解質(zhì)的離子傳導(dǎo)能力）、氧化還原過程施加的電壓和離子在電致變色材料中的擴(kuò)散難易程度等。

（4）開路光學(xué)記憶效應(yīng)：（Open?circuit?memory）是指電致變色材料在沒有施加外在電壓的情況下聚合物保持氧化態(tài)或還原態(tài)顏色的能力，在操作上是將聚合物在施加一定時間外壓的情況下測試光學(xué)透過率，然后斷開外壓測試光學(xué)透過率，這種變化就是該材料或者器件的記憶度。相關(guān)的應(yīng)用表現(xiàn)在發(fā)光二極管（LEDs）可以在斷電情況下保持所顯示的內(nèi)容。值得指出的是對在溶液中顯色的電致變色材料或器件而言，由于存在離子擴(kuò)散或交換作用，電致變色材料或器件所顯示的顏色會很快退去，而全固態(tài)電致變色器件具有較好的記憶效應(yīng)。