电致变色是指材料的光学属性,如透过率、吸收率、反射率,在外加电场的作用下,发生稳定可逆的改变的现象,通常表现为颜色变化。具有电致变色性质的材料被称为电致变色材料,可以用作汽车防眩晕后视镜、智能建筑物节能窗、光电信息存储、显示器等用途,展现出巨大的应用价值。聚苯胺作为传统的电致变色材料,具有电导率高、电化学稳定性高等优点,但是其刚性的分子结构使得聚苯胺加工性差、不溶不熔,虽然近些年来,通过分子设计将苯胺齐聚物作为电致变色基元引入到聚合物体系中,有效的解决了这些缺陷,但是这类电致变色材料仍存在光学对比度小、稳定性差、易与基底剥离等问题。为了解决苯胺基电致变色聚合物的这些问题,将苯胺基电致变色材料真正运用在实际生产生活中,由此确定了本文的研究方向。本文通过分子结构设计,将二维、一维、零维纳米碳材料分别与苯胺齐聚物相结合,制备出三种苯胺齐聚物/纳米碳电致变色复合材料,详细的研究了三种复合材料的微观结构、电化学活性、电致变色性质等,并对实验数据进行分析。本论文主要分为以下三个部分:首先,将氧化石墨烯(二维纳米碳材料)和苯胺四聚体分别经过化学修饰,制成两种可水解交联的硅氧烷前驱体,按固定比例滴涂在经亲水化处理氧化烟锡(ITO)导电基底表面。干燥后作为工作电极,采用传统的三电极体系,对薄膜进行电化学辅助水解交联反应,形成三维网状多孔结构,这种多孔结构为离子传输提供了通道,提高了材料的电化学活性。此外,在电化学的作用下,薄膜与亲水化处理的导电基底间发生水解交联反应,产生键联作用,进一步提升了材料的电化学稳定性。经电致变色性能测试,添加氧化石墨烯的复合薄膜对比苯胺齐聚物/硅氧烷薄膜,在稳定性、着色效率、响应时间等方面都得到了显著提升,因此,氧化石墨烯的添加对苯胺齐聚物的电致变色性能的提高起到积极作用。随后,采用电化学辅助水解交联反应,将氨基化多壁碳纳米管(一维纳米碳材料)引入到苯胺四聚体电致变色体系中。扫描电镜显示,碳纳米管/苯胺齐聚物复合材料具有大孔径多孔结构,在电化学过程中有利于电解液中的离子进入和脱出。同时,由于碳纳米管优异的导电性,致使复合材料的电化学活性增强,对比苯胺齐聚物/硅氧烷薄膜,材料的电致变色性能得到了大幅度提升。最后,将碳点(具有荧光发光特性的零维纳米碳材料)和苯胺四聚体作为功能基元,进行硅氧烷修饰,采用电化学辅助水解交联反应,制备苯胺齐聚物/碳点复合材料。薄膜具有柔韧度高,电化学稳定性好等优点。碳点优异的亲水特性使得复合材料展现出较好的亲水特点,致使在电化学过程中,水相中的电解质能够快速地进入材料内部,减小了内阻,提高了电活性,缩短了电致变色的转换时间。此外,由于碳点具有荧光性质,薄膜展现出电控荧光的特性,即薄膜的荧光强度随着对其施加电压的变化而变化。并且,由于苯胺与碳点间存在着众多的有机-无机微相界面,该复合材料也展现出良好的光电流现象。