一種基于有機共軛凝膠的電致變色器件及其制備方法與流程

本發明涉及有機電致變色技術領域，具體涉及基于有機共軛凝膠的電致變色器件及其制備方法。

背景技術：

電致變色是指具有電活性的材料在外加電場的作用下發生氧化還原反應，從而導致紫外-可見光吸收光譜的變化，在外觀上表現為顏色和透明度的變化。電致變色技術在顯示、建筑節能窗、汽車防眩目后視鏡、飛機可調光玻璃、軍事防偽等領域顯示出了很好的應用前景。

目前電致變色器件的制備方法主要是將電致變色活性材料通過蒸鍍、旋涂、噴墨打印或輥涂等方法成膜后與ITO玻璃一起組裝為“三明治型”電致變色器件，且器件含有液體電解質或沒有電活性的凝膠電解質。利用上述方法制備的電致變色器件的制作成本較高，不利于工業化過程的實施。

現有制備電致變色器件的不足之處是：

(1)、電致變色活性材料通過蒸鍍、旋涂、噴墨打印或輥涂等方法成膜后與ITO玻璃一起組裝為“三明治型”電致變色器件，且器件含有液體電解質或沒有電活性的凝膠電解質。

(2)、目前常用的電致變色材料是聚合物膜，它是單體通過電化學氧化方法或化學氧化方法聚合得到的。聚合物膜的硬傷是分子量不確定，具有分子量分布的問題，重復性差，從而變色穩定性差。

技術實現要素：

本發明的目的就是為了解決制備器件成本較高，工藝復雜的問題，利用含有電解質的有機共軛凝膠直接作為電致變色活性層，制備新型有機電致變色器件，提供一種新型有機電致變色器件及其制備方法。

本發明目的通過如下技術方案實現：

一種基于有機共軛凝膠的電致變色器件，所述電致變色器件由依次連接的涂覆有導電ITO的基材、含有電解質的有機共軛凝膠和另一涂覆有導電ITO的基材組成；

所述含有電解質的有機共軛凝膠通過如下方法制備：將三(4-(5′-18烷基酰胺-2′-噻吩) 苯)胺(3TPA-3NC₁₈)或1,3,5-三(5′-18烷基酰胺-2′-噻吩基)苯(3TB-3NC₁₈)與四正丁基高氯酸銨添加到有機溶劑中，加熱至完全溶解，然后自然冷卻，得到含有電解質的有機共軛凝膠。

為進一步實現本發明目的，優選地，以質量份數計，所述三(4-(5′-18烷基酰胺-2′-噻吩)苯)胺或1,3,5-三(5′-18烷基酰胺-2′-噻吩基)苯用量為3-10份；所述四正丁基高氯酸銨用量為100000-200000份。

優選地，所述有機溶劑為乙醇、異丙醇、氯苯、甲苯、二甲苯或正己烷。

優選地，所述基材為玻璃、聚對苯二甲酸乙二醇酯膜或聚酰亞胺膜。

優選地，所述自然冷卻的時間為30-90分鐘。

優選地，當原料為三(4-(5′-18烷基酰胺-2′-噻吩)苯)胺時，對電致變色器件施加1-6V的電壓時，電致變色器件的顏色從黃色變為紅色，當施加-1--7V電壓時，電致變色器件的顏色從紅色變為黃色，器件的顏色發生可逆的變化。

優選地，當原料為1,3,5-三(5′-18烷基酰胺-2′-噻吩基)苯時，對電致變色器件施加1-6V的電壓時，電致變色器件的顏色從無色變為淺紅色；當施加-1--7V電壓時，電致變色器件的顏色從淺紅色變為無色，器件的顏色發生可逆的變化。

所述基于有機共軛凝膠的電致變色器件的制備方法：將三(4-(5′-18烷基酰胺-2′-噻吩)苯)胺或1,3,5-三(5′-18烷基酰胺-2′-噻吩基)苯與四正丁基高氯酸銨添加到有機溶劑中，加熱至完全溶解，然后自然冷卻，得到含有電解質的有機共軛凝膠；

用涂覆有導電ITO的基材作為一個電極，將含有電解質的有機共軛凝膠刮涂在涂覆有導電ITO的基材表面，形成含有電解質的有機共軛凝膠膜層，然后將另一涂覆有導電ITO的基材作為另一個電極，將另一個電極覆蓋在含有電解質的有機共軛凝膠膜層表面，兩電極邊緣用光固化膠粘劑封裝。

優選地，所述含有電解質的有機共軛凝膠膜層的厚度為0.1-0.3mm。

優選地，每mg三(4-(5′-18烷基酰胺-2′-噻吩)苯)胺或1,3,5-三(5′-18烷基酰胺-2′-噻吩基)苯加入有機溶劑0.05-1mL。

所述的有機共軛凝膠是由3TPA-3NC₁₈和3TB-3NC₁₈分別與有機溶劑形成，3TPA-3NC₁₈和3TB-3NC₁₈的結構如下所示。

本發明專利與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：

(1)、利用含有電解質的有機共軛凝膠直接作為電致變色活性層，制備新型有機電致變色器件，工藝簡單，穩定性重復性好

(2)本發明使用有機小分子作為電致變色材料，小分子具有明確的化學結構，確定分子量，易于純化等優點，應用于實際制備產品，重復性穩定性好。

附圖說明

圖1為實施例1基于3TPA-3NC₁₈共軛凝膠的有機電致變色器件的變色照片。

圖2為實施例3基于3TB-3NC₁₈共軛凝膠的有機電致變色器件的變色照片。

具體實施方式

為更好地理解本發明，下面結合實施例對本發明做進一步的說明，但本發明的實施方式不限如此。

實施例1

一種基于有機共軛凝膠的電致變色器件的制備方法：將3mg的三(4-(5′-18烷基酰胺-2′-噻吩)苯)胺(3TPA-3NC₁₈)和100g的四正丁基高氯酸銨添加到0.5mL的正己烷，加熱使其完全溶解，然后自然冷卻30分鐘，即形成含有電解質的有機共軛凝膠。

用涂覆有導電ITO的基材作為一個電極，將含有電解質的有機共軛凝膠刮涂在涂覆有導電ITO的基材(玻璃)表面，形成含有電解質的有機共軛凝膠膜層，控制含有電解質的有機共軛凝膠膜層的厚度為0.1mm，然后將另一涂覆有導電ITO的基材(玻璃)作為另一個電極；將該另一個電極覆蓋在含有電解質的有機共軛凝膠膜層的表面，兩電極邊緣用光固化膠粘劑封裝。

如圖1所示(顏色的具體變化過程圖中沒有顯示)，當對實施例1得到的基于有機共軛凝膠的電致變色器件(基于3TPA-3NC₁₈共軛凝膠的有機電致變色器件)施加1V的電壓時，基于3TPA-3NC₁₈共軛凝膠的有機電致變色器件的顏色從黃色變為紅色，當施加-1V時，基于有機共軛凝膠的電致變色器件(基于3TPA-3NC₁₈器件)的顏色從紅色變為黃色。

實施例2

一種基于有機共軛凝膠的電致變色器件的制備方法：將4mg的三(4-(5′-18烷基酰胺-2′-噻吩)苯)胺(3TPA-3NC₁₈)和115g的四正丁基高氯酸銨添加到0.8mL的甲苯中，加熱使其完全溶解，然后自然冷卻40分鐘，即形成含有電解質的有機共軛凝膠。

用涂覆有導電ITO的基材做為一個電極，將含有電解質的有機共軛凝膠刮涂在涂覆有導電ITO的基材(聚對苯二甲酸乙二醇酯膜)表面，形成含有電解質的有機共軛凝膠膜層，控制含有電解質的有機共軛凝膠膜層的厚度為0.3mm，然后將另一涂覆有導電ITO的基材(聚對苯二甲酸乙二醇酯膜)作為另一個電極；將該另一個電極覆蓋在含有電解質的有機共軛凝膠膜層的表面，兩電極邊緣用光固化膠粘劑封裝。

本實施例2得到的基于有機共軛凝膠的電致變色器件施加電壓后變色過程與實施例1相同。

實施例3

一種基于有機共軛凝膠的電致變色器件的制備方法：將6mg的1,3,5-三(5′-18烷基酰胺-2′-噻吩基)苯(3TB-3NC₁₈)和130g的四正丁基高氯酸銨添加到0.5-3mL的氯苯中，加熱使其完全溶解，然后自然冷卻40分鐘，即形成含有電解質的有機共軛凝膠。

用涂覆有導電ITO的基材(玻璃)做為一個電極，形成含有電解質的有機共軛凝膠膜層，控制含有電解質的有機共軛凝膠膜層的厚度為0.15mm，然后將另一涂覆有導電ITO的基材(玻璃)作為另一個電極；將該另一個電極覆蓋在含有電解質的有機共軛凝膠膜層的表面，兩電極邊緣用光固化膠粘劑封裝。

如圖2所示(顏色的具體變化過程圖中沒有顯示)，當對實施例1得到的基于有機共軛凝膠的電致變色器件(基于3TB-3NC₁₈共軛凝膠的有機電致變色器件)施加2V的電壓時，基于3TB-3NC₁₈共軛凝膠的有機電致變色器件的顏色從無色變為淺紅色，當施加-2V時，基于3TB-3NC₁₈共軛凝膠的有機電致變色器件的顏色從淺紅色變為無色。

實施例4

一種基于有機共軛凝膠的電致變色器件的制備方法：將7mg的1,3,5-三(5′-18烷基酰胺-2′-噻吩基)苯(3TB-3NC₁₈)和150g的四正丁基高氯酸銨添加到1mL的二甲苯，加熱使其完全溶解，然后自然冷卻60分鐘，即形成含有電解質的有機共軛凝膠。

用涂覆有導電ITO的基材(聚酰亞胺膜)做為一個電極，形成含有電解質的有機共軛凝膠膜層，控制含有電解質的有機共軛凝膠膜層的厚度為0.18mm，然后將另一涂覆有導電ITO的基材(聚酰亞胺膜)作為另一個電極；將該另一個電極覆蓋在含有電解質的有機共 軛凝膠膜層的表面，兩電極邊緣用光固化膠粘劑封裝。

本實施例4得到的基于有機共軛凝膠的電致變色器件施加電壓后變色過程與實施例3相同。

實施例5

一種基于有機共軛凝膠的電致變色器件的制備方法：將8mg的三(4-(5′-18烷基酰胺-2′-噻吩)苯)胺(3TPA-3NC₁₈)和200g的四正丁基高氯酸銨添加到3mL的異丙醇中，加熱使其完全溶解，然后自然冷卻90分鐘，即形成含有電解質的有機共軛凝膠。

用涂覆有導電ITO的基材(玻璃)做為一個電極，形成含有電解質的有機共軛凝膠膜層，控制含有電解質的有機共軛凝膠膜層的厚度為0.3mm，然后將另一涂覆有導電ITO的基材(玻璃)作為另一個電極；將該另一個電極覆蓋在含有電解質的有機共軛凝膠膜層的表面，兩電極邊緣用光固化膠粘劑封裝。

本實施例5得到的基于有機共軛凝膠的電致變色器件施加電壓后變色過程與實施例1相同。