高分子电致变色材料
电致变色聚合物材料的制备及其应用
电致变色聚合物材料的制备及其应用近年来，电致变色聚合物材料作为一种新型材料，在诸多领域得到广泛的应用。
其独特的性质让其成为了众多科学家和工程师们研究和探索的领域。
为了更好地认识这种材料，本文将介绍电致变色聚合物材料的制备和应用。
一、电致变色聚合物材料的基本概念首先，我们需要了解电致变色聚合物材料的基本概念。
电致变色聚合物材料指的是一种受电场作用，可以改变其颜色的聚合物材料。
这种材料的颜色改变是可逆的，即在电场作用下，可以改变其颜色，而在去掉电场时可以恢复原色。
这种性质让其在光学、显示、光学通信、光电子学、光学计量等领域中得到广泛的应用。
二、电致变色聚合物材料的制备在制备过程中，电致变色聚合物材料一般需要采取高分子化学和物理化学手段，实现其颜色变化的可控性。
电致变色聚合物材料的制备方式包括物理法、低分子化学法和高分子化学法等方法。
其中，物理法和低分子化学法主要是通过改变材料的晶体结构、聚集态或液晶方向来实现颜色变化。
相比之下，高分子化学法能更好地控制电致变色聚合物材料的颜色变化，因此在实际应用中更为广泛。
三、电致变色聚合物材料的应用电致变色聚合物材料的应用非常广泛，下面我们就来具体介绍一些应用场合。
1. 光学领域电致变色聚合物材料在光学领域中有很广泛的应用。
例如，可以应用在偏光器、光波导、光学调制、光学存储等领域。
此外，电致变色聚合物材料在制造高品质光学透镜和滤光片时也很有用。
2. 显示领域另外一个重要的应用领域是显示领域。
电致变色聚合物材料在电视机、计算机显示器、电子书阅读器等各种显示设备中都有广泛应用。
此外，在可视的智能玻璃技术中，也能够应用电致变色聚合物材料。
3. 光学通信领域电致变色聚合物材料在光学通信领域中也被广泛应用。
例如，可以作为光纤光开关和另一传输设备，改变二者的通断状态。
此外，在现代信息时代，基于电致变色聚合物材料制造的光学计量器也能够发挥很大的效益。
综上所述，电致变色聚合物材料是一种受电场作用，可以改变其颜色的聚合物材料。
电致变色材料研究及发展现状
电致变色材料研究及发展现状
本文摘要：电致变色材料是一种新型的变色材料，可以通过改变电位，控制物体表面的发光或吸收光的现象，实现材料表面颜色的可控改变。
电致变色材料的出现，使得机械式的传统变色技术得到了极大的改进，为电子产品提供了一个新的设计方案。
随着物联网等技术的发展，电致变色材料的研究也不断受到重视。
本文将重点介绍电致变色材料研究的发展现状，分析其具有的特点，以及其应用前景，为更好地推动电致变色技术的发展提供参考。
电致变色材料有许多种，在当前研究中主要有有机高分子材料、金属有机框架材料、无机材料和智能材料等。
其中，有机高分子材料具有低成本、易于加工等优势，但对空间分辨率要求高，而且受温度等外部因素的影响较大；金属-有机框架材料由于结构复杂，制备过
程复杂，成本较高，但空间分辨率较高；无机材料可以提供较高分辨率和高可靠性，但其成本和制备过程较高；智能材料则具有优雅的外观、可控性及超强抗拉强度等优势，但研究发展较为初期，价格较高，对运行环境的要求较高。
电致变色材料可以应用于家居装饰、汽车内饰、元件可靠性等领域，其中，家居装饰领域已经开展了大量的应用研究，利用电致变色材料可以实现对家居空间的美化与调控，丰富家居空间的色彩内涵；汽车内饰领域则可以应用到仪表盘、门板、把手等，提供消费者更多的操控及选择性；元件可靠性领域，则开展了大量的变色元件研发，可以通过调节电流来调控元件的颜色及强度。
未来，电致变色材料的研究将继续深入，随着电致变色材料在各个领域的广泛应用，将为用户提供更多实用、便捷的服务。
有机电致变色材料的合成及其在光电器件中的应用
有机电致变色材料的合成及其在光电器件中的应用有机电致变色材料，简称OECT，是一种能够在外加电场的作用下发生颜色变化的化学物质。
此类材料的特点在于其能对电场进行响应，使颜色产生显著的变化，因而对于电子显示技术、记忆器、光电传感器、光学调制器等方面的应用具有广泛的应用前景。
一、OECT的分类根据其结构特点，OECT可以分为低分子有机电致变色材料和高分子有机电致变色材料。
低分子有机电致变色材料分子量相对较小，结构简单且容易合成，但缺点是稳定性较差，须采取复杂的制备工艺，且其在生产成本上也存在着明显的问题。
高分子有机电致变色材料分子量相对较大，更为复杂，因此制备难度也更大，在实际应用过程中存在着一定的挑战性，但它们在性能方面表现出来的优异特性最多。
二、OECT的合成及其材料特性在OECT的合成过程中，普遍采用的是锂离子、钾离子等离子体聚合法。
此法基于电化学社谷聚合及离子键的形成，结合物理-化学成分相的常规方法从而实现材料的制备。
OECT的合成过程较为复杂，但可以通过物理-化学原理来解释其材料特性。
OECT的材料特性有多种，最为显著的是其能在外界电场的作用下发生颜色变化。
此外，OECT还具有高对电场的响应灵敏度和优越的稳定性，使其在光电器件中得到了广泛的应用。
三、OECT在光电器件中的应用OECT在光电器件中的应用十分广泛，特别是在电子显示技术、记忆器、光电传感器、光学调制器等领域。
OECT作为电致变色材料的代表之一，其具有独特的颜色变化机制，可以应用在电子显示、轻触式屏幕、生物传感器等领域。
其中，作为一种可“写入”和“读出”的电致变色材料，OECT在电子存储器和显示器等方面的应用也得到了广泛的探索。
在OECT的分子结构和电致变色机理方面，将进一步挖掘和研究，为OECT的应用开发提供更多的途径和理论依据。
同时，在技术方面，不断改良制备方法和材料性能，也是OECT应用拓展的关键所在。
四、OECT的未来展望OECT是一种非常具有发展潜力的材料，其在光电器件方面的应用潜力非常大。
电致变色的新型智能材料变色龙纤维
无需染色茧丝织彩绸 太仓蚕农成功 养殖彩色蚕茧
在大 Ｉ然 中，野生蚕吐 出来 的丝是五颜六色 的， ｈ 以黄 、绿 、橙 、红为主 。但这些蚕茧产量不高 ，而且
丝 的颜 色 不 均 匀 。如 何 实 现 野 蚕 家 养 ，取 得 高 质 量 的
“ 美麟牌 ”商标荣 获辽 宁省著名商标 ，其 中远红外蚕 丝绵裤、可水洗丝绒毯 、柞蚕丝絮片是 国内外首创 的 拳头产品。 “ 美麟牌 ”柞蚕丝被是 国内唯一获 “ 中国
名牌 ”殊荣 的柞蚕丝产 品，并 以其独特的品质和美誉 度凸显出强势 的竞争力 。公司在多年的研发中 已获得 了多项 国家专利 技术和２ 省级科技 成果 ，在 以 “ 项 科 技创新为理念 ”的推动下 ，公司在柞蚕领域 中脱颖 而
出 ，成 为 中 国柞 蚕行 业 的领 军企 业 。
藁化纤有限责任公司研 制开发。该纤维具有蓄热 、放 热双 向温度调节功能 ，是一种性 能优 良、用途广泛 的
纺织 原料 。该纤维２ ０ 中国国际纺织纱线 （ ０７ 秋冬） 展览 会上展 出以来 ，经不 断攻 克技术难关 ， 日前在吉林化 纤有 限公司短纤 二车间试纺成功 。经检测 ，试纺产品
电致变色的新型智能材料变色龙纤维
一
种如变色龙般敏感的材料 ，目前 由复旦大学高分
子科学系聚合物分子工程教育部重点实验室、先进材料 实验室研制成功。这种具有电致变色的新型智能材料是
天然彩色丝，一直是科技工作者梦寐 以求的 目标 。 苏州大学蚕 桑研究所从２ 世纪９ 年代起 就致 力于 Ｏ ０ 彩色茧的研究，２ ０ 年，苏大与柬埔 寨合作 ，在柬埔 ００
《电活性高分子材料》PPT课件
说明：
①、制备时的温度应达到该聚合物的玻璃化温度以上，熔点
以下。
精极化过程越快、极化程度越大。 ③、当聚合物沉积在电极表面时，电荷可以通过电极注入材 料内部，使驻极体带有真实电荷。如果聚合物与电极保持一定间 隔，可以通过空气层击穿放电，给聚合物表面注入电荷。因此热 极化过程经常是一个多极化过程。 特点： 优点是--极化得到的极化取向和电荷累积可以保持较长时间。
体纤维--卷烟过滤嘴（可替代醋酸纤维）。
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第三节 电致发光高分子材料
一、电致发光高分子材料概述 1、电致发光高分子材料
当施加电压参量时，能够将电能直接转换成光能量的功能高 分子材料称为电致发光高分子材料。其中电致发光又称电致荧光 现象。
2、电致发光高分子材料发展史 20世纪初发现晶体（SiC）电致发光材料，60年代发现非晶态
铍等的络合物，恶二唑衍生物PBD等。 B、高分子电子传输材料
聚吡啶类的PPY、奈内酰胺聚合物4-AcNI、聚苯乙烯磺酸钠 等。
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②、空穴传输材料 相比于电子传输材料还未普遍使用。包括有机空穴传输材料
和高分子空穴传输材料。 A、有机空穴传输材料
主要有芳香二胺类TPD和NPB及其衍生物。 B、高分子空穴传输材料
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三、高分子驻极体的形成方法
高分子驻极体的制备多采用物理方法实现。最常见的形成方
法包括热极化、电晕极化、液体接触极化、电子束注入法和光电
极化法。
如，热极化、电晕极化形成法：
1、热极化法形成法
➢ 是制备极化型高分子驻极体的主要方法。
➢ 在升高聚合物温度的同时，施加高电场，使材科内的偶极子指 向化，在保持电场强度的同时，降低材料温度，使偶极子的指 向性在较低温度下得以保持，而得到的高分子驻极体。
高分子电致变色材料
军事领域
高分子电致变色材料可 用于军事领域的伪装和 隐蔽设施，通过改变颜 色来适应不同环境。
纺织品
高分子电致变色材料还 可与纺织品结合，制作 出具有变色功能的服装 和饰品，为时尚界带来 新的创意和灵感。
06 高分子电致变色材料发展 趋势与挑战
发展趋势预测
智能化发展
随着人工智能和物联网技术的不断进步，高分子电致变色 材料将实现更智能化的应用，如自动调节透光度、响应环 境变化等。
描述高分子链在空间中的 排列和堆积方式，决定材 料的宏观性能。
电致变色原理及机制
电致变色现象
在电场作用下，材料发生可逆的 颜色变化。
变色机制
涉及电子和离子的注入/抽出， 导致材料的光学属性发生变化。
影响因素
材料的化学结构、形态、结晶度 等对其电致变色性能有重要影响。
高分子电致变色材料分类
无机高分子电致变色材料
防眩目后视镜
高分子电致变色材料可用于汽车后视镜，根据环 境光线自动调节后视镜透光度，防止眩目现象发 生。
汽车内饰
高分子电致变色材料还可应用于汽车内饰，如座 椅、仪表盘等，为汽车内部增添科技感和时尚感。
其他领域应用
航空航天
高分子电致变色材料可 应用于航空航天领域， 如飞机舷窗、太空舱窗 户等，实现透光度调节 和防紫外线功能。
问题，需要通过改进材料配方、优化制备工艺等方式提高稳定性。
02
生产成本高
高分子电致变色材料的生产成本较高，限制了其大规模应用。未来需要
通过技术创新、工艺改进等方式降低成本。
03
标准化和规范化
高分子电致变色材料的研究和应用缺乏统一的标准和规范，需要加强相
关标准的制定和实施。
物理基础极化电致变色材料的性能优化研究
物理基础极化电致变色材料的性能优化研究随着现代技术的发展，材料科学与工程领域的重要性日益突出。
其中高分子材料在各类工业生产中被广泛应用，物理基础极化电致变色（PEDOT:PSS）材料是一种应用极为广泛的高分子材料，具有极佳的光学性能，并且操作方便，易于加工。
本文旨在探讨物理基础极化电致变色材料的性能优化研究。
一、PEDOT:PSS材料的结构特点PEDOT:PSS材料由聚3,4-乙烯烯基二氧噻吩（PEDOT）和聚苯乙烯磺酸（PSS）组成。
其分子结构如下图所示。
PEDOT:PSS材料的优点在于其具有极佳的光学性能，表现在其能够吸收大部分可见光和近红外光谱篇，而且还具有较高的电导率、较好的热稳定性和较高的抗氧化性。
此外，PEDOT:PSS材料在制备过程中不需要太多环保措施，操作简单，易于加工，是一种十分具有广泛应用前景的材料。
二、PEDOT:PSS材料的应用领域PEDOT:PSS材料具有很广泛的应用领域，其光学性质使其被广泛应用于光电子元件制造。
在电子学领域，PEDOT:PSS材料可用于有机太阳电池和有机发光二极管等器件中。
此外，PEDOT:PSS材料还可应用于生物医药领域，如制备聚合物细胞神经元阵列、生物传感器等。
在涂料和印刷方面，PEDOT:PSS材料也被广泛应用以提高纸张的导电性，在柔性电路和智能卡等领域中具有广泛的用途。
三、PEDOT:PSS材料性能的优化研究PEDOT:PSS材料在应用过程中存在一些缺点，如材料中的颗粒、光反射和氧化等不良影响了光电子元件的性能。
因此，如何优化PEDOT:PSS材料的性能成为学术研究的重点。
一、控制PEDOT:PSS材料中颗粒的生成PEDOT:PSS材料中颗粒很难被避免，这是由聚合离子的折叠和磺酸根离子中的不同电荷所引起的。
为减少PEDOT:PSS材料中颗粒的生成，一些研究者提出如下方案：给予这些羧基或磺基酸基的离子更长的弯曲和扭曲空间，从而降低聚集。
此外，采用单体引发剂来缓慢引发聚合反应也可以有效减少颗粒的产生。
高分子材料的电致变色性能研究
高分子材料的电致变色性能研究高分子材料的电致变色性能研究摘要：电致变色材料是一种能够通过外加电场改变其颜色的材料，具有广泛的应用前景。
本论文主要研究了高分子材料的电致变色性能，包括材料的稳定性、响应速度、波长范围和色变效果等方面。
通过对不同高分子材料的电致变色性能进行实验研究和分析，总结了高分子材料的电致变色机制，并提出了改善其电致变色性能的方法和途径。
研究结果表明，高分子材料具有良好的电致变色性能，可以应用于电子显示器、光学装置和可穿戴设备等领域。
关键词：高分子材料；电致变色性能；稳定性；响应速度；色变机制1. 引言电致变色材料是一种能够通过外界电场作用下改变颜色的材料。
相对于传统的机械或热感应变色材料，电致变色材料具有响应速度快、色变范围广以及可重复调控等特点，因此在光学装置、电子显示器以及可穿戴设备等领域有着广泛的应用前景。
高分子材料作为一类重要的电致变色材料，具有较好的机械性能和加工性能，在电致变色应用中显示了巨大的潜力。
然而，高分子材料的电致变色性能受到许多因素的影响，如材料的稳定性、响应速度、色变效果等，这些因素对于高分子材料的电致变色应用至关重要。
本论文主要研究了高分子材料的电致变色性能，旨在探索如何改善其电致变色性能，进一步拓宽其应用领域。
2. 方法和实验2.1 实验材料在本研究中，我们选择了两种常见的高分子材料：聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚碳酸酯（PC）。
它们具有良好的机械性能和加工性能，适用于电致变色应用。
2.2 实验装置我们使用了一台自制的电致变色装置，该装置由电源、电极和显示屏组成。
电极被放置在高分子材料上，通过外界电场调控材料的颜色。
2.3 实验方法在实验中，首先制备高分子材料薄膜样品，并进行表面处理以提高电致变色性能。
然后将样品放置在电极之间，并通过外加电源施加电场。
在不同电场下，记录样品的颜色变化，并分析其色变机制。
3. 结果和讨论3.1 高分子材料的稳定性稳定性是评价高分子材料电致变色性能的重要指标。
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• 电致变色层(EC，也叫工作电极) • 为了得到电色活性，要求EC层是无定形或微晶结构，并使膜
中有必要的含水量。因为晶体的高度不完整性(开放性的晶格 结构加上晶粒边界及其它缺陷)便于离子的传输；同时，水对 离子的传输有关键作用。
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高分子电致变色材料的应用
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• 显色一消色”过程伴随着电子转移和保持材料电中性的离子 传导。一般电致变色薄膜采用多层结构，在两层透明导体中 交替填充着电致变色层、离子导体和对电极三层活性薄层。 处于中间的离子导体作为电解质起着把自由离子从储电层(对 电极)传输到电致变色层的作用，此时薄膜将由透明变为不透 明。
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• 第三， AxM0y的着／消色(电荷的注入／抽取)反应动力学与固 体／电解质界面以及固体内的性质紧密相关，通常的氧化一 还原反应只和电极／电解质界面的性质有关。
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电化学变色性的特点
• 1、光密度与注入离子电荷△Q的关系，当△Q较小 时是线性的，较大时呈现出某种饱和，因此可通过 控制注入电荷量实现OD连续调控。
• 2、通过改变电压极性使电荷注入或抽取，可方便 地实现着色或消色，即着、消色有可逆性。不过着 ／消色是不对称的动力学过程：离子注入时受电色 电极／电解质界面势垒的限制，离子抽取时受电色 电极内空间电荷层的限制。这样，着、消色的响应 特性有区别。
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• 对电极层(CE)
• 对电极的起码要求应是惰性的，即只作为电子的收集／发射 体。但在ECD中对电极还应作为离子的贮存层，当工作电极 EC被注入离子时，它供应离子到电解质层，而工作电极被抽 出离子时，将离子收集起来，以保持电解质层的电中性。因 而要求对电极也是电子和离子的混合导体。
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• 无机电致变色材料的光吸收变化是因为离子和电子的双注入 和双抽取而引起的，其性能稳定。
• 有机电致变色材料的光吸收变化来自氧化还原反应．其色彩 丰富．易进行分子设计。
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高分子电致变色材料
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• 变色现象是指物质在外界环境的影响下．而产生的一种对光 的反应的改变。这种现象普遍存在于自然界。人们感兴趣的 是一种可逆的变色现象．即可利用一定的外界条件将它的颜 色进行改变和还原。总结起来主要有4类：电致变色、光致 变色、热致变色和压致变色。它们分别有各自的应用前景。
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• 3、已着色的材料如切断电荷流通路径(开路)、也不发生其它 氧化一还原反应时，可以保持着色状态，即有记忆功崩。
• 4、将有不同谱特性的材料以某种方式结合，有可能实现颜 色的组合，这被利用来发展混合氧化物EC系统，以得到例如 较适合人眼的光谱峰值响应以至彩色显示
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• 电解质层(EL)
• 电解质必须满足以下要求：提供电色材料所需的补偿离子， 或者说要和EC材料兼容；有高的离子电导率和高的电子电阻 率，即必须是离子的良导体和电子绝缘体。器件在透射模式 工作时，电解质必须透明；以及对EC和CE层无腐蚀性。
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电致变色材料的工作原理
• 其实质是一个电极颜色能随充放电过程发生可逆转变的超薄 电池。
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• 透明导电层(TC)
• 两侧TC层作器件与外电源之间的电接触，常用ITO 膜或SnO2膜。前者透光性较好但抗酸腐蚀能力不 如后者。TC层可用CVD、电子束蒸发、溅射等方 法制作。TC层用作EC层的衬底时需注意两个问题 ：一是液体电解质通过EC层的周边侵入TC层，可 导致它从玻璃基板上剥落，造成器件报废；二是 In或Sn(或者还有掺杂荆Sb、F等)扩散到EC膜中， 对电色特性造成不良影响。
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• 总结起来主要有4类： • 电致变色、 • 光致变色、 • 热致变色 • 压致变色。
它们分别有各自的应用前景。
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• 有机电色材料是某些液体中的离子或分子的络合物，它或者 在阴极得到一个电子被还原，或者在阳极失去一个电子被氧 化，其反应产物具有着色吸收，或与原有物质颜色不同 产物 通常有低得多的溶解度，因而可能沉积出来。有的材料具有 两种以上的氧化态，因而可发生单电子或双电子甚至多电子 反应，各对应不同的颜色，即有多种颜色变化。
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• 反射型ECD的对电极和工作电极可以是相同材料。虽然甲电极着 色时己电极消色，或者反过来，但不会影响正面电极的观察。
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• 按照材料类型可分为：无机电致变色材料和有机电致变色材料 。
• 按照物质的状态可分为：薄膜型(固体)、析出型(固体和液体相 互转化)和非析出型(溶液)。
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