一种基于有机共轭凝胶的电致变色器件及其制备方法与流程

本发明涉及有机电致变色技术领域，具体涉及基于有机共轭凝胶的电致变色器件及其制备方法。

背景技术：

电致变色是指具有电活性的材料在外加电场的作用下发生氧化还原反应，从而导致紫外-可见光吸收光谱的变化，在外观上表现为颜色和透明度的变化。电致变色技术在显示、建筑节能窗、汽车防眩目后视镜、飞机可调光玻璃、军事防伪等领域显示出了很好的应用前景。

目前电致变色器件的制备方法主要是将电致变色活性材料通过蒸镀、旋涂、喷墨打印或辊涂等方法成膜后与ITO玻璃一起组装为“三明治型”电致变色器件，且器件含有液体电解质或没有电活性的凝胶电解质。利用上述方法制备的电致变色器件的制作成本较高，不利于工业化过程的实施。

现有制备电致变色器件的不足之处是：

(1)、电致变色活性材料通过蒸镀、旋涂、喷墨打印或辊涂等方法成膜后与ITO玻璃一起组装为“三明治型”电致变色器件，且器件含有液体电解质或没有电活性的凝胶电解质。

(2)、目前常用的电致变色材料是聚合物膜，它是单体通过电化学氧化方法或化学氧化方法聚合得到的。聚合物膜的硬伤是分子量不确定，具有分子量分布的问题，重复性差，从而变色稳定性差。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了解决制备器件成本较高，工艺复杂的问题，利用含有电解质的有机共轭凝胶直接作为电致变色活性层，制备新型有机电致变色器件，提供一种新型有机电致变色器件及其制备方法。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种基于有机共轭凝胶的电致变色器件，所述电致变色器件由依次连接的涂覆有导电ITO的基材、含有电解质的有机共轭凝胶和另一涂覆有导电ITO的基材组成；

所述含有电解质的有机共轭凝胶通过如下方法制备：将三(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)与四正丁基高氯酸铵添加到有机溶剂中，加热至完全溶解，然后自然冷却，得到含有电解质的有机共轭凝胶。

为进一步实现本发明目的，优选地，以质量份数计，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)苯用量为3-10份；所述四正丁基高氯酸铵用量为100000-200000份。

优选地，所述有机溶剂为乙醇、异丙醇、氯苯、甲苯、二甲苯或正己烷。

优选地，所述基材为玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜或聚酰亚胺膜。

优选地，所述自然冷却的时间为30-90分钟。

优选地，当原料为三(4-(5′-18烷基酰胺-2′-噻吩)苯)胺时，对电致变色器件施加1-6V的电压时，电致变色器件的颜色从黄色变为红色，当施加-1--7V电压时，电致变色器件的颜色从红色变为黄色，器件的颜色发生可逆的变化。

优选地，当原料为1,3,5-三(5′-18烷基酰胺-2′-噻吩基)苯时，对电致变色器件施加1-6V的电压时，电致变色器件的颜色从无色变为浅红色；当施加-1--7V电压时，电致变色器件的颜色从浅红色变为无色，器件的颜色发生可逆的变化。

所述基于有机共轭凝胶的电致变色器件的制备方法：将三(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)苯与四正丁基高氯酸铵添加到有机溶剂中，加热至完全溶解，然后自然冷却，得到含有电解质的有机共轭凝胶；

用涂覆有导电ITO的基材作为一个电极，将含有电解质的有机共轭凝胶刮涂在涂覆有导电ITO的基材表面，形成含有电解质的有机共轭凝胶膜层，然后将另一涂覆有导电ITO的基材作为另一个电极，将另一个电极覆盖在含有电解质的有机共轭凝胶膜层表面，两电极边缘用光固化胶粘剂封装。

优选地，所述含有电解质的有机共轭凝胶膜层的厚度为0.1-0.3mm。

优选地，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)苯加入有机溶剂0.05-1mL。

所述的有机共轭凝胶是由3TPA-3NC₁₈和3TB-3NC₁₈分别与有机溶剂形成，3TPA-3NC₁₈和3TB-3NC₁₈的结构如下所示。

本发明专利与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

(1)、利用含有电解质的有机共轭凝胶直接作为电致变色活性层，制备新型有机电致变色器件，工艺简单，稳定性重复性好

(2)本发明使用有机小分子作为电致变色材料，小分子具有明确的化学结构，确定分子量，易于纯化等优点，应用于实际制备产品，重复性稳定性好。

附图说明

图1为实施例1基于3TPA-3NC₁₈共轭凝胶的有机电致变色器件的变色照片。

图2为实施例3基于3TB-3NC₁₈共轭凝胶的有机电致变色器件的变色照片。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步的说明，但本发明的实施方式不限如此。

实施例1

一种基于有机共轭凝胶的电致变色器件的制备方法：将3mg的三(4-(5′-18烷基酰胺-2′-噻吩)苯)胺(3TPA-3NC₁₈)和100g的四正丁基高氯酸铵添加到0.5mL的正己烷，加热使其完全溶解，然后自然冷却30分钟，即形成含有电解质的有机共轭凝胶。

用涂覆有导电ITO的基材作为一个电极，将含有电解质的有机共轭凝胶刮涂在涂覆有导电ITO的基材(玻璃)表面，形成含有电解质的有机共轭凝胶膜层，控制含有电解质的有机共轭凝胶膜层的厚度为0.1mm，然后将另一涂覆有导电ITO的基材(玻璃)作为另一个电极；将该另一个电极覆盖在含有电解质的有机共轭凝胶膜层的表面，两电极边缘用光固化胶粘剂封装。

如图1所示(颜色的具体变化过程图中没有显示)，当对实施例1得到的基于有机共轭凝胶的电致变色器件(基于3TPA-3NC₁₈共轭凝胶的有机电致变色器件)施加1V的电压时，基于3TPA-3NC₁₈共轭凝胶的有机电致变色器件的颜色从黄色变为红色，当施加-1V时，基于有机共轭凝胶的电致变色器件(基于3TPA-3NC₁₈器件)的颜色从红色变为黄色。

实施例2

一种基于有机共轭凝胶的电致变色器件的制备方法：将4mg的三(4-(5′-18烷基酰胺-2′-噻吩)苯)胺(3TPA-3NC₁₈)和115g的四正丁基高氯酸铵添加到0.8mL的甲苯中，加热使其完全溶解，然后自然冷却40分钟，即形成含有电解质的有机共轭凝胶。

用涂覆有导电ITO的基材做为一个电极，将含有电解质的有机共轭凝胶刮涂在涂覆有导电ITO的基材(聚对苯二甲酸乙二醇酯膜)表面，形成含有电解质的有机共轭凝胶膜层，控制含有电解质的有机共轭凝胶膜层的厚度为0.3mm，然后将另一涂覆有导电ITO的基材(聚对苯二甲酸乙二醇酯膜)作为另一个电极；将该另一个电极覆盖在含有电解质的有机共轭凝胶膜层的表面，两电极边缘用光固化胶粘剂封装。

本实施例2得到的基于有机共轭凝胶的电致变色器件施加电压后变色过程与实施例1相同。

实施例3

一种基于有机共轭凝胶的电致变色器件的制备方法：将6mg的1,3,5-三(5′-18烷基酰胺-2′-噻吩基)苯(3TB-3NC₁₈)和130g的四正丁基高氯酸铵添加到0.5-3mL的氯苯中，加热使其完全溶解，然后自然冷却40分钟，即形成含有电解质的有机共轭凝胶。

用涂覆有导电ITO的基材(玻璃)做为一个电极，形成含有电解质的有机共轭凝胶膜层，控制含有电解质的有机共轭凝胶膜层的厚度为0.15mm，然后将另一涂覆有导电ITO的基材(玻璃)作为另一个电极；将该另一个电极覆盖在含有电解质的有机共轭凝胶膜层的表面，两电极边缘用光固化胶粘剂封装。

如图2所示(颜色的具体变化过程图中没有显示)，当对实施例1得到的基于有机共轭凝胶的电致变色器件(基于3TB-3NC₁₈共轭凝胶的有机电致变色器件)施加2V的电压时，基于3TB-3NC₁₈共轭凝胶的有机电致变色器件的颜色从无色变为浅红色，当施加-2V时，基于3TB-3NC₁₈共轭凝胶的有机电致变色器件的颜色从浅红色变为无色。

实施例4

一种基于有机共轭凝胶的电致变色器件的制备方法：将7mg的1,3,5-三(5′-18烷基酰胺-2′-噻吩基)苯(3TB-3NC₁₈)和150g的四正丁基高氯酸铵添加到1mL的二甲苯，加热使其完全溶解，然后自然冷却60分钟，即形成含有电解质的有机共轭凝胶。

用涂覆有导电ITO的基材(聚酰亚胺膜)做为一个电极，形成含有电解质的有机共轭凝胶膜层，控制含有电解质的有机共轭凝胶膜层的厚度为0.18mm，然后将另一涂覆有导电ITO的基材(聚酰亚胺膜)作为另一个电极；将该另一个电极覆盖在含有电解质的有机共 轭凝胶膜层的表面，两电极边缘用光固化胶粘剂封装。

本实施例4得到的基于有机共轭凝胶的电致变色器件施加电压后变色过程与实施例3相同。

实施例5

一种基于有机共轭凝胶的电致变色器件的制备方法：将8mg的三(4-(5′-18烷基酰胺-2′-噻吩)苯)胺(3TPA-3NC₁₈)和200g的四正丁基高氯酸铵添加到3mL的异丙醇中，加热使其完全溶解，然后自然冷却90分钟，即形成含有电解质的有机共轭凝胶。

用涂覆有导电ITO的基材(玻璃)做为一个电极，形成含有电解质的有机共轭凝胶膜层，控制含有电解质的有机共轭凝胶膜层的厚度为0.3mm，然后将另一涂覆有导电ITO的基材(玻璃)作为另一个电极；将该另一个电极覆盖在含有电解质的有机共轭凝胶膜层的表面，两电极边缘用光固化胶粘剂封装。

本实施例5得到的基于有机共轭凝胶的电致变色器件施加电压后变色过程与实施例1相同。