技术领域
本发明的一种电致变色纳米纤维素复合材料及其制备方法，属于智能材料技术领域。
背景技术：
电致变色是指物质在电化学作用下发生氧化还原反应引起颜色变化的现象，电致变色在智能窗、防炫目后视镜和显示屏等应用广泛。电致变色器件在驱动电压、稳定性方面都具有较高要求。
聚苯胺是一种电致变色的共轭导电高分子，具有原料易得，合成工艺简单，拥有良好环境稳定性等优点而得到了广泛的研究和应用。其颜色变化多、循环可逆性好，被认为是最具前景的电致变色材料。
目前针对电致变色材料的研究多集中于改善聚苯胺性能方面，与其他聚合物复合形成双层结构等，对于柔性电致变色材料研究较少。
自然界中，纤维素可以说是一种取之不尽、用之不竭的天然高分子材料。而纳米材料具有小尺寸效应、表面效应、量子效应，在吸附性、催化性、光、电、磁等物理性能和化学、力学性能具有优异的表现。
采用纤维素作为基体，复合聚苯胺制备的材料，在柔性、力学性能方面都具有优势。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种电致变色纳米纤维素复合材料及其制备方法，该方法通过将具有电致变色性的聚苯胺与具有低膨胀系数的透明纳米纤维素薄膜复合，获得的电致变色纳米纤维素复合材料。
本发明的一种电致变色纳米纤维素复合材料，包括纳米纤维素、聚乙二醇和苯胺，溶剂为N，N-二甲基乙酰胺，其中，按质量比，纳米纤维素：聚乙二醇：苯胺=84~87：1~3：10~15；纳米纤维素的在溶剂中的浓度为0.5~1.5g/ml；
其中，所述的聚乙二醇相对分子质量为600~6000；
本发明的一种电致变色纳米纤维素复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照比例，将纳米纤维素、聚乙二醇、苯胺、溶解在N，N-二甲基乙酰胺中，70~80℃溶解1~4h，得到纳米纤维素的混合溶液；
(2)将纳米纤维素的混合溶液，在真空条件下，60~70℃进行蒸镀，得到纳米纤维素薄膜；
其中所述的薄膜厚度为50μm~50nm；
(3)惰性气体保护下，将纳米纤维素薄膜，进行等离子辐射，得到聚苯胺纳米纤维素复合材料；
(4)将聚苯胺纳米纤维素复合材料，用硫酸浸泡1~6h，然后用水洗涤，在50~60℃烘干，得到电致变色纳米纤维素复合材料；
所述的惰性气体为N2或Ar中的一种。
所述的等离子辐射的步骤为：将纳米纤维素薄膜放在低温等离子发生器托盘上，空气经过干燥处理后，进入低温等离子发生器的反应腔中，抽真空，气压稳定后，进行微波放电，在辐射功率为25~100W，辐射时间为1~2h，，停止放电，关闭电源，通入空气至常压。
所述的烘干采用真空干燥箱烘干。
本发明的优点在于：该电致变色纳米纤维素复合材料，具有制备方法简单，对环境污染小，应用前景巨大的特点。同时，本发明采用低温等离子体技术具有低温、快速、高效、无污染等特点。
具体实施方式
下面结合具体实施例案例，说明本发明并进一步理解本发明，并不代表本发明构思下的全部的技术方案，不能理解为对本发明的技术方案的限定。
以下实施例等离子辐射采用的是微波低温等离子发生器。
实施例1
一种电致变色纳米纤维素复合材料，包括纳米纤维素、聚乙二醇和苯胺，溶剂为N，N-二甲基乙酰胺，其中，按质量比，纳米纤维素：聚乙二醇：苯胺=84：3：13；纳米纤维素的在溶剂中的浓度为0.5g/ml；聚乙二醇相对分子质量为6000；
一种电致变色纳米纤维素复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照上述比例，在三口烧瓶中，将纳米纤维素、聚乙二醇、苯胺、溶解在N，N-二甲基乙酰胺中，在水浴锅中，加热到70℃溶解4h，得到纳米纤维素的混合溶液；
(2)将纳米纤维素的混合溶液，成膜用模具上，在真空条件下，60℃进行蒸镀，得到纳米纤维素薄膜；薄膜厚度为10nm；
(3)在N2保护下，将纳米纤维素薄膜放在低温等离子发生器托盘上，空气经过干燥处理后，进入低温等离子发生器的反应腔中，抽真空，气压稳定后，进行微波放电，在辐射功率为25W，辐射时间为2h，，停止放电，关闭电源，通入空气至常压；完成等离子辐射过程，得到聚苯胺纳米纤维素复合材料；
(4)将聚苯胺纳米纤维素复合材料，用硫酸浸泡6h，然后用水洗涤，在50℃烘干，得到电致变色纳米纤维素复合材料。
实施例2
一种电致变色纳米纤维素复合材料，包括纳米纤维素、聚乙二醇和苯胺，溶剂为N，N-二甲基乙酰胺，其中，按质量比，纳米纤维素：聚乙二醇：苯胺=87：3：10；纳米纤维素的在溶剂中的浓度为1.0g/ml；聚乙二醇相对分子质量为4000；
一种电致变色纳米纤维素复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照上述比例，在三口烧瓶中，将纳米纤维素、聚乙二醇、苯胺、溶解在N，N-二甲基乙酰胺中，在水浴锅中，加热到80℃溶解1h，得到纳米纤维素的混合溶液；
(2)将纳米纤维素的混合溶液，成膜用模具上，在真空条件下，70℃进行蒸镀，得到纳米纤维素薄膜；薄膜厚度为50nm；
(3)在Ar气保护下，将纳米纤维素薄膜放在低温等离子发生器托盘上，空气经过干燥处理后，进入低温等离子发生器的反应腔中，抽真空，气压稳定后，进行微波放电，在辐射功率为100W，辐射时间为1h，，停止放电，关闭电源，通入空气至常压；完成等离子辐射过程，得到聚苯胺纳米纤维素复合材料；
(4)将聚苯胺纳米纤维素复合材料，用硫酸浸泡1h，然后用水洗涤，在60℃烘干，得到电致变色纳米纤维素复合材料。
实施例3
一种电致变色纳米纤维素复合材料，包括纳米纤维素、聚乙二醇和苯胺，溶剂为N，N-二甲基乙酰胺，其中，按质量比，纳米纤维素：聚乙二醇：苯胺=87：3：10；纳米纤维素的在溶剂中的浓度为1.0g/ml；聚乙二醇相对分子质量为4000；
一种电致变色纳米纤维素复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照上述比例，在三口烧瓶中，将纳米纤维素、聚乙二醇、苯胺、溶解在N，N-二甲基乙酰胺中，在水浴锅中，加热到80℃溶解1h，得到纳米纤维素的混合溶液；
(2)将纳米纤维素的混合溶液，成膜用模具上，在真空条件下，70℃进行蒸镀，得到纳米纤维素薄膜；薄膜厚度为50nm；
(3)在Ar气保护下，将纳米纤维素薄膜放在低温等离子发生器托盘上，空气经过干燥处理后，进入低温等离子发生器的反应腔中，抽真空，气压稳定后，进行微波放电，在辐射功率为100W，辐射时间为1h，，停止放电，关闭电源，通入空气至常压；完成等离子辐射过程，得到聚苯胺纳米纤维素复合材料；
(4)将聚苯胺纳米纤维素复合材料，用硫酸浸泡1h，然后用水洗涤，在60℃烘干，得到电致变色纳米纤维素复合材料。
实施例4
一种电致变色纳米纤维素复合材料，包括纳米纤维素、聚乙二醇和苯胺，溶剂为N，N-二甲基乙酰胺，其中，按质量比，纳米纤维素：聚乙二醇：苯胺=84：2：14；纳米纤维素的在溶剂中的浓度为1.5g/ml；聚乙二醇相对分子质量为600；
一种电致变色纳米纤维素复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照上述比例，在三口烧瓶中，将纳米纤维素、聚乙二醇、苯胺、溶解在N，N-二甲基乙酰胺中，在水浴锅中，加热到75℃溶解2h，得到纳米纤维素的混合溶液；
(2)将纳米纤维素的混合溶液，成膜用模具上，在真空条件下，70℃进行蒸镀，得到纳米纤维素薄膜；薄膜厚度为50μm；
(3)在Ar气保护下，将纳米纤维素薄膜放在低温等离子发生器托盘上，空气经过干燥处理后，进入低温等离子发生器的反应腔中，抽真空，气压稳定后，进行微波放电，在辐射功率为50W，辐射时间为1h，，停止放电，关闭电源，通入空气至常压；完成等离子辐射过程，得到聚苯胺纳米纤维素复合材料；
(4)将聚苯胺纳米纤维素复合材料，用硫酸浸泡3h，然后用水洗涤，在60℃烘干，得到电致变色纳米纤维素复合材料。
实施例4
一种电致变色纳米纤维素复合材料，包括纳米纤维素、聚乙二醇和苯胺，溶剂为N，N-二甲基乙酰胺，其中，按质量比，纳米纤维素：聚乙二醇：苯胺=84：1：15；纳米纤维素的在溶剂中的浓度为1.0g/ml；聚乙二醇相对分子质量为4000；
一种电致变色纳米纤维素复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照上述比例，在三口烧瓶中，将纳米纤维素、聚乙二醇、苯胺、溶解在N，N-二甲基乙酰胺中，在水浴锅中，加热到80℃溶解1h，得到纳米纤维素的混合溶液；
(2)将纳米纤维素的混合溶液，成膜用模具上，在真空条件下，70℃进行蒸镀，得到纳米纤维素薄膜；薄膜厚度为25nm；
(3)在Ar气保护下，将纳米纤维素薄膜放在低温等离子发生器托盘上，空气经过干燥处理后，进入低温等离子发生器的反应腔中，抽真空，气压稳定后，进行微波放电，在辐射功率为25W，辐射时间为1h，，停止放电，关闭电源，通入空气至常压；完成等离子辐射过程，得到聚苯胺纳米纤维素复合材料；
(4)将聚苯胺纳米纤维素复合材料，用硫酸浸泡3h，然后用水洗涤，在50℃烘干，得到电致变色纳米纤维素复合材料。