【摘 要】
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由于施加不同偏压引起着色材料的外观颜色和光学特性发生可循环变化的现象称为电致变色(EC)。电致变色(EC)材料这种可控的光学特征使电致变色器件(ECD)引起了学术人员的广泛关注,其被广泛应用于智能变色窗、显示器和汽车防眩光后视镜等领域。传统的ECD是由夹在导电玻璃或者导电薄膜之间的电致变色层、电解质层和离子储存层组成的三明治的结构,其中电解质性能的优劣在很大程度上会影响ECD的变色性能和循环稳定性
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由于施加不同偏压引起着色材料的外观颜色和光学特性发生可循环变化的现象称为电致变色(EC)。电致变色(EC)材料这种可控的光学特征使电致变色器件(ECD)引起了学术人员的广泛关注,其被广泛应用于智能变色窗、显示器和汽车防眩光后视镜等领域。传统的ECD是由夹在导电玻璃或者导电薄膜之间的电致变色层、电解质层和离子储存层组成的三明治的结构,其中电解质性能的优劣在很大程度上会影响ECD的变色性能和循环稳定性。目前为止,大部分电致变色器件所采用的电解质仍然为液体类,虽然液体电解质拥有高离子电导率的优势,但由于本身容易漏液以及易导致EC层脱落等问题大大限制了其在ECD中的应用。本文探究了聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)和聚环氧乙烷(PEO)两个体系的电解质的制备以及在电致变色器件中的应用。通过简单的浸没沉淀法制备了 PVDF-HFP复合凝胶电解质,利用简单的紫外诱导光引发制备了基于含有大量PEO链段的聚乙二醇(PEG)低聚物的凝胶电解质。具体内容如下:1.采用PVDF-HFP与添加剂GFs以及造孔剂PVP共混,通过调控两者的添加比例制备出一系列的凝胶电解质。目的在于改善纯PVDF-HFP隔膜的孔隙结构和机械特性。最终所制备的复合电解质拥有3.05×10-3 S·cm-1的高离子电导率,4.57MPa的优异拉伸强度,由此组装的ECD在50次循环后依然可以实现稳定快速的颜色切换。2.聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯(PEGMA)以及聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)被用作制造聚合物电解质网络的前驱体。通过紫外光照引发聚合,将液体电解质限定在交联网络中,在保证高离子电导率的同时又规避液体电解质的泄漏问题。详细研究了单双官能度丙烯酸酯的质量比,PEG低聚物体系(PEGMA+PEGDA)与锂盐溶液(Li-PC)体系的质量比对聚合物电解质电导性能的影响。当PEGMA/PEGDA为75/25,Li-PC/PEG为75/25时,聚合物电解质1.96×10-3 S·cm-1的高离子电导率,由此制备的ECD在580次循环后依然可以实现稳定快速的颜色切换。3.利用PEGMA与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)共聚,通过阴离子聚合法制备接枝共聚物(A-P),目的在于向体系中引入磺酸根,增加锂盐的溶解量以及破坏链段规整性。把A-P与PEG整体混合在一起,探究A-P的含量对体系电化学性能的影响。当A-P/PEGDA为60/40时,复合聚合物电解质表现出1.711×10-3 S·cm-1的高离子电导率,由此制备的ECD在400次循环后依然可以实现稳定快速的颜色切换。同时研究发现,将具有良好机械性能的PVDF-HFP复合多孔膜引入到上述复合电解质中,在显著提高电解质拉伸性能的同时又对离子电导率影响甚微。
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