[發(fā)明專利]一種雙穩(wěn)態(tài)電致變色熒烷染料及其器件的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110640925.2
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113416200B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設計）人: 張麗平;付少海;王成成;李加雙
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C07D493/10
• 分類號: C07D493/10;C09B57/00;C09K9/02;G02F1/1516
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張勇

本發(fā)明屬于材料科學技術領域，具體涉及一種雙穩(wěn)態(tài)電致變色熒烷染料及其器件的制備方法。本發(fā)明設計并合成一系列自身具備雙穩(wěn)態(tài)性能，同時具有顏色艷麗豐富，切換速率快等特點的新型熒烷染料，并通過添加聚甲基丙烯酸甲酯、碳酸丙烯酯、電解質來制備雙穩(wěn)態(tài)電致變色顯示器。基于本發(fā)明的新型熒烷染料得到的電致變色器件，具有優(yōu)異的雙穩(wěn)態(tài)特性，具體表現為：在去除電壓刺激后，仍可保持顯色狀態(tài)長達一周以上。通過調整新型熒烷染料的結構，由此可以制備紅色、黃色、綠色、藍色、黑色等多彩的雙穩(wěn)態(tài)電致變色器件。

技術領域

本發(fā)明屬于材料科學技術領域，具體涉及一種雙穩(wěn)態(tài)電致變色熒烷染料及其器件的制備方法。

背景技術

雙穩(wěn)態(tài)電致變色材料，由于其可以在不消耗電能的情況下，在較長時間內持續(xù)輸出顏色、文字等圖案信號而受到人們的越來越廣泛地關注。雙穩(wěn)態(tài)電致變色材料已經被應用于智能窗戶、電子書閱讀器、軟機器人、電子貨架標簽和智能變色纖維織物等產品中。

許多無機類、有機類材料都是用于生產雙穩(wěn)態(tài)電致變色器件的理想原材料。其中，無機類材料通常基于兩種金屬之間的氧化還原反應而實現變色，通過穩(wěn)定氧化態(tài)和還原態(tài)來實現雙穩(wěn)態(tài)性能。有研究報道，基于Bi和Cu的氧化還原反應，可以實現雙穩(wěn)態(tài)電致變色動態(tài)窗，在不通電的情況下可以實現雙穩(wěn)態(tài)高達24小時。膽甾相液晶由于其均質性取向，且在零場狀態(tài)下結構穩(wěn)定的固有特性，使其具有雙穩(wěn)態(tài)性能，也被用于雙穩(wěn)態(tài)顯示器件中。共軛聚合物和金屬-有機絡合物基聚合物體系因固有的快速響應切換、優(yōu)異變色性能和豐富色彩控制等特性，而被認為是一種很有前途的材料。交聯三苯基橋-二噻吩基吡咯(pTPhSNS)聚合物薄膜，由于薄膜中交聯網絡結構的纏結作用和氧化態(tài)本身二噻吩基吡咯基團的穩(wěn)定性，而在氧化態(tài)下具有優(yōu)異的雙穩(wěn)定性。三臂非共軛柔性三聯吡啶配體和Fe(II)(3tpy-Fe)CONASH膜通過非共軛配體阻礙電子通過氧化還原傳導至金屬中心而實現雙穩(wěn)態(tài)性能。

相比于其他變色材料而言，熒烷類隱色體染料因其摩爾吸收系數高、驅動電壓低、顏色鮮艷豐富、循環(huán)多重響應等優(yōu)點而受到廣泛關注，但現有技術中，基于熒烷類染料的電致變色顯示器件在去除電壓后，顯色狀態(tài)只能保持幾分鐘。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的在于設計并合成一系列自身具備雙穩(wěn)態(tài)性能，同時具有顏色艷麗豐富，切換速率快等特點的新型熒烷染料，并通過添加聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、碳酸丙烯酯、電解質來制備雙穩(wěn)態(tài)電致變色顯示器。

本發(fā)明的技術方案：

本發(fā)明的第一目的是提供一種熒烷染料，其分子結構為以下分子結構中的任一種：

其中，R取代基為中的任一種。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種制備前述的熒烷染料的方法，通過傅克反應、鈀碳還原、酰胺反應合成得到。

本發(fā)明的第三目的在于提供一種熒烷染料在雙穩(wěn)態(tài)電致變色材料中的應用。

本發(fā)明的第四目的在于提供一種雙穩(wěn)態(tài)電致變色器件，在兩導電基材之間依次設置有：電致變色層、導電層和離子存儲層；其中，所述電致變色層至少含有前述的熒烷染料、PMMA、碳酸丙烯酯和電解質。

其中，所述導電基材包括但不限于ITO導電玻璃或導電膜。

優(yōu)選地，在所述電致變色層中，所述PMMA相對所述電致變色層的質量百分比為30-85wt％；所述碳酸丙烯酯相對所述電致變色層的質量百分比為5-30wt％；在所述電致變色層中，所述電解質相對所述電致變色層的質量百分比為5-30wt％。

優(yōu)選地，所述導電層至少含有PMMA、碳酸丙烯酯和電解質。

優(yōu)選地，所述離子存儲層至少含有PMMA、碳酸丙烯酯、電解質、對苯醌和對苯二酚。

優(yōu)選地，所述電解質包括四丁基高氯酸銨、四乙基高氯酸銨、四丁基六氟磷酸銨中的至少一種。