一种电致变色凝胶、其制备方法、应用及多色电致变色显示器

本发明属于电致变色，尤其涉及一种电致变色凝胶、其制备方法、应用及多色电致变色显示器。

背景技术：

1、电致变色属于新兴技术，应用领域十分广泛，具有广阔的应用前景。电致变色是指器件在通电条件下出现可逆的颜色变化的现象，目前电致变色器件已被广泛应用于智能调色窗户、防眩晕后视镜、飞机舷窗、手机背板、智能眼镜等方面。电致变色器件的关键在于电致变色层和电致变色器件的结构，电致变色层决定了电致变色器件在电压驱动下的颜色变化，电致变色器件的结构决定了器件组装的难易程度。目前大部分器件只能实现两种颜色之间的相互转换，在三种颜色之间实现稳定、可逆的切换具有较大挑战性。

2、中国发明专利cn202211247805.7公开了一种由黄到绿的紫精电致变色材料及其制备方法与应用。该发明通过在联吡啶上链接苄基和3,6-二溴-9-(4-氨基苯基)咔唑两种基团制备电致变色材料实现器件由黄到绿的转变。该技术只能实现器件由黄到绿两种颜色之间的转变，大大限制了器件的应用范围。中国发明专利cn202211467079.x公开了一种多色彩电致变色器件用电解液及多色彩电致变色器件。该发明通过在电解质中引入酸碱指示剂和温度响应改变ph值的材料，使器件在电压和温度的双重作用下呈现出多种颜色的变化。该器件的颜色响应不仅需要电压作用，还需要温度的调节，在应用过程中，器件会受到温度的制约，由此影响了器件的应用范围。中国发明专利202310940104.x公开了v2o5-mxene复合溶胶及基于其的固态柔性电致变色器件，通过v2o5-mxene复合之后，可实现器件由橙黄色、黄绿色、深绿色和蓝黑色之间的转换。该器件所组成的电致变色器件需要较高的电压(>6v)驱动才能呈现出多彩的电致变色现象，颜色转换的能耗较高。

3、综上所述，现有多数电致变色器件仅仅能实现两种颜色之间的相互转换。多色的电致变色器件大多需要多个器件之间的组合或其他变色材料的引入，通过其他条件的调节实现器件的多色转换。黄绿色系的电致变色器件可以作为军事伪装板使用，但是仅仅只有黄绿两种颜色变换的器件无法适应环境气候的多样性，实现黄色、绿色、褐色多种颜色变化的电致变色器件可以适用于更多的气候和环境。然而，通过单一器件简单结构实现多种颜色在低电压下的连续变化是电致变色器件发展的难点。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足之处，本发明所要解决的技术问题是克服现有电致变色器件无法在不借助多个器件之间的组合或其他变色材料的引入而实现多种颜色在低电压下的连续变化的问题，提出一种仅需电压调节便可实现黄、绿、褐三种颜色之间相互转换，由并且颜色的深浅也会随电压的变化而变化的电致变色凝胶、其制备方法、应用及多色电致变色显示器。

2、为解决所述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、本发明一方面提供一种电致变色凝胶的制备方法，包括凝胶制备步骤，凝胶电解质制备步骤，以及电致变色凝胶制备步骤；

4、所述电致变色凝胶制备步骤包括：将氧化还原物和电致变色活性材料加入到凝胶电解质中，完全溶解后得到所述电致变色凝胶；

5、所述电致变色活性材料包括紫精衍生物和1,1’-双(4-氰基苯基)-[4,4’-联吡啶]盐，所述紫精衍生物具有如下的分子结构式：

6、

7、分子式中，n选自2-10中的任一值。

8、优选的，所述电致变色活性材料由所述紫精衍生物和所述1,1’-双(4-氰基苯基)-[4,4’-联吡啶]盐组成。

9、优选的，所述紫精衍生物和所述1,1’-双(4-氰基苯基)-[4,4’-联吡啶]盐的质量比选自1-9：9-1中的任一值。

10、优选的，所述氧化还原物质为二茂铁或二甲基二茂铁；所述氧化还原物在所述电致变色凝胶中的质量分数为0.1％-6％，所述电致变色活性材料在所述电致变色凝胶中的质量分数为0.1％-6％。

11、优选的，所述凝胶制备步骤包括：将聚合物加入到有机溶剂中，在50℃-70℃下搅拌，待聚合物完全溶解后，得到无色透明凝胶，所述聚合物在所述有机溶剂中的质量分数为10％-25％；

12、所述凝胶电解质制备步骤包括：将导电介质加入到所述无色透明凝胶中，待所述导电介质完全溶解后，得到无色透明的凝胶电解质，所述导电介质在所述无色透明凝胶中的质量分数为1％-6％。

13、优选的，所述有机溶剂选自碳酸丙烯酸、乙酸正丁酯或苯甲酸甲酯中的至少一种；所述聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏二氟乙烯或聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)中的至少一种；所述导电介质选自高氯酸四丁基铵或1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐中的至少一种。

14、优选的，还包括在得到所述电致变色凝胶后，将所述电致变色凝胶超声5-15min去除气泡，静置1-5h。

15、本发明另一方面提供上述任一技术方案所述的电致变色凝胶的制备方法制备得到的电致变色凝胶。

16、本发明还提供上述技术方案所述的电致变色凝胶在多色电致变色显示器中的应用。

17、本发明还提供一种多色电致变色显示器，由上述技术方案所列举的电致变色凝胶制成电致变色层。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

19、本发明提供一种电致变色凝胶的制备方法，通过制备方法的改进，尤其是通过对电致变色活性材料的限定，该电致变色活性材料由含有不同供/吸电子基团的紫精衍生物组成，可以通过供/吸电子关系的调节，使单个电致变色器件可以在低电压驱动下实现黄、绿、褐三种颜色之间的变化，并且颜色的深浅也会随电压的变化而变化；

20、本发明提供一种电致变色凝胶，所有制备过程均在空气中完成，具有良好的空气稳定性；

21、本发明提供一种多色电致变色显示器，具有响应时间短、着色效率高且循环性能好的特点，仅需电压调节便可实现黄、绿、褐三种颜色之间相互转换，由并且颜色的深浅也会随电压的变化而变化。

技术特征：

1.一种电致变色凝胶的制备方法，其特征在于，包括凝胶制备步骤，凝胶电解质制备步骤，以及电致变色凝胶制备步骤；

2.根据权利要求1所述的电致变色凝胶的制备方法，其特征在于，所述电致变色活性材料由所述紫精衍生物和所述1,1’-双(4-氰基苯基)-[4,4’-联吡啶]盐组成。

3.根据权利要求1所述的电致变色凝胶的制备方法，其特征在于，所述紫精衍生物和所述1,1’-双(4-氰基苯基)-[4,4’-联吡啶]盐的质量比选自1-9：9-1中的任一值。

4.根据权利要求1所述的电致变色凝胶的制备方法，其特征在于，所述氧化还原物质为二茂铁或二甲基二茂铁；所述氧化还原物在所述电致变色凝胶中的质量分数为0.1％-6％，所述电致变色活性材料在所述电致变色凝胶中的质量分数为0.1％-6％。

5.根据权利要求1所述的电致变色凝胶的制备方法，其特征在于，所述凝胶制备步骤包括：将聚合物加入到有机溶剂中，在50℃-70℃下搅拌，待聚合物完全溶解后，得到无色透明凝胶，所述聚合物在所述有机溶剂中的质量分数为10％-25％；

6.根据权利要求5所述的电致变色凝胶的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂选自碳酸丙烯酸、乙酸正丁酯或苯甲酸甲酯中的至少一种；所述聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏二氟乙烯或聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)中的至少一种；所述导电介质选自高氯酸四丁基铵或1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的电致变色凝胶的制备方法，其特征在于，还包括在得到所述电致变色凝胶后，将所述电致变色凝胶超声5-15min去除气泡，静置1-5h。

8.根据权利要求1-7任一项所述的电致变色凝胶的制备方法制备得到的电致变色凝胶。

9.根据权利要求8所述的电致变色凝胶在多色电致变色显示器中的应用。

10.一种多色电致变色显示器，其特征在于，由权利要求8所述的电致变色凝胶制成电致变色层。

技术总结
本发明公开了一种电致变色凝胶、其制备方法、应用及多色电致变色显示器，属于电致变色技术领域。包括凝胶制备步骤，凝胶电解质制备步骤，以及电致变色凝胶制备步骤；电致变色凝胶制备步骤包括：将氧化还原物和电致变色活性材料加入到凝胶电解质中，完全溶解后得到电致变色凝胶；电致变色活性材料包括紫精衍生物和1,1’‑双(4‑氰基苯基)‑[4,4’‑联吡啶]盐。本发明应用于电致变色显示器方面，解决现有电致变色器件无法在不借助多个器件之间的组合或其他变色材料的引入而实现多种颜色在低电压下的连续变化的问题，本发明提供的多色电致变色显示器仅需电压调节便可实现黄、绿、褐三种颜色之间相互转换，由并且颜色的深浅也会随电压的变化而变化。

技术研发人员：智林杰,张九越
受保护的技术使用者：中国石油大学（华东）
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8