CN103275695B - 一种高压电场作用变色材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高压电场作用变色材料及其制备方法，包括组分一无机材料和组分二有机材料两部分，本发明中的变色材料，在没有电压时为绿色，在1000v以上高压电场作用下，为红色。采用本发明制备的电致变色材料具有良好的电化学氧化还原可逆性；采用本发明制备的电致变色材料制成的产品变化的响应时间快，且颜色的变化应是可逆的，颜色变化灵敏度高；采用本发明制备的电致变色材料制成的产品有较高的循环寿命；采用本发明制备的电致变色材料制成的产品有一定的储存记忆功能；采用本发明制备的电致变色材料制成的产品具有较好的化学稳定性、热稳定性和抗溶剂腐蚀能力。
Description
技术领域
本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种高压电场作用变色材料及其制备方法。
背景技术
电致变色(Electrochromism，EC)是指在外界电场的作用下，材料发生氧化或还原导致其对光透射或反射产生可逆变化，在外观上表现为颜色的可逆变色现象。电致变色材料一般可分为无机电致变色材料和导电聚合物电致变色材料两大类：无机材料是较早被研究的电致变色材料，且具有颜色对比度高、循环稳定性高、附着力强及热稳定性高等优点；与无机电致变色材料相比，导电聚合物电致变色材料具有响应速度快、颜色变化丰富、易加工、易分子设计及成本低廉等优点。因此，仅靠单一的材料来实现性能较好的电致变色现象又具有其局限性，利用导电聚合物-无机材料复合制备电致变色材料已经受到越来越多的研究者关注；毕竟两种材料间均有各自的优势：导电聚合物虽然具有响应速度快、颜色变化丰富、易加工、易分子设计及成本低廉等优点，而无机材料所具有的优点(颜色对比度高、循环稳定性好、附着力强及热稳定性高等)也是导电聚合无法替代的。目前，通过选取适当不同材料，利用其结构、性能上的协同效应来制备性能更好的电致变色材料被证明是可行的；越来越多的研究成果均表明这一思路必将开启电致变色材料研究领域的新热潮。
基于此，本发明立足开发结构特殊的复合型电致变色材料，经过结构的改变充分提高复合材料的综合性能，使得所制备的电致变色材料性能更佳优异。
电致变色材料的示例包括诸如钨氧化物、钼氧化物等无机化合物及诸如吡啶、氨基醌和吖嗪化合物等有机化合物。然而，虽然纳米电致变色的蓝色和绿色电致变色材料是已知的，但是尚未很好地开发出红色电致变色材料。
与无机电致变色材料相比，有机电致变色材料在长期稳定性方面具有缺点，但是具有以下优点，即，它们可应用于柔性基底，并能够用于通过湿处理形成薄膜。基于这些优点，已经对有机电致变色材料进行了大量研究。
此外，需要在高压电场作用下红色、绿色的组合来实现全色电致变色。然而，至今只是发现极少的红色电致变色材料。在这样的情况下，存在开发红色电致变色材料的需要。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明的目的在于：提供一种高压电场作用变色材料，在没有电场作用下为绿色，在电压为1000v或以上时，为红色的复合变色材料，同时具有使用寿命长，性能优异等特点。
为了实现以上发明目的，本申请提供了以下技术方案：
一种高压电场作用变色材料，包括组分一无机材料和组分二有机材料两部分，其中，所述组分一选自WO3或Co3O4，所述组分二为包括式1的化合物：
式1
其中，R1选自于由单键、苯基、联苯基、三联苯基、噻吩基和联噻吩基组成的组；其中，R2为1～3个碳原子的烷基链或H；R3为1～3个碳原子的烷基链或H。
一种高压电场作用变色材料的制备方法，步骤如下：
步骤一在室温下将组分二加入无水二氯乙烷中，然后在搅拌速度为200r/s的惰性气体保护下使组分二完全溶解于无水二氯乙烷中，并混合均匀，得到混合物，将混合物的温度从室温升至70℃，然后加入二羟基单体，并在温度为70℃下冷凝回流反应50h，然后冷却至室温，然后采用过滤分离的方法得到固体反应产物，最后在温度为45℃下将得到的固体反应产物干燥至恒重，即得到组分二备用料；所述的组分二与无水二氯乙烷的质量比为1∶4；所述的组分二与二羟基单体的摩尔比为1∶2；
步骤二在ITO玻璃导电层表面铺展一层直径在800nm的聚苯乙烯球；
步骤三采用电化学沉积工艺在ITO玻璃导电层表面的聚苯乙烯球间隙沉积组分一；
步骤四采用甲苯浸泡的方式去除聚苯乙烯球，从而在ITO玻璃导电层表面形成柱状纳米组分一；
步骤五采用电化学沉积工艺在ITO玻璃导电层表面的柱状纳米组分一间隙沉积组分二备用料，得到复合电致变色材料。
有益效果
1、本发明中的变色材料，在没有电压时为绿色，在1000v以上高压电场作用下，为红色。
2．采用本发明制备的电致变色材料具有良好的电化学氧化还原可逆性；
3．采用本发明制备的电致变色材料制成的产品变化的响应时间快，且颜色的变化应是可逆的，颜色变化灵敏度高；
4．采用本发明制备的电致变色材料制成的产品有较高的循环寿命；
5．采用本发明制备的电致变色材料制成的产品有一定的储存记忆功能；
6．采用本发明制备的电致变色材料制成的产品具有较好的化学稳定性、热稳定性和抗溶剂腐蚀能力。
附图说明
图1为本发明变色材料吸光度随时间变化的曲线图。
具体实施方式
一种高压电场作用变色材料，包括组分一无机材料和组分二有机材料两部分，其中，所述组分一选自WO3或Co3O4，所述组分二为包括式1的化合物：
式1
其中，R1选自于由单键、苯基、联苯基、三联苯基、噻吩基和联噻吩基组成的组；其中，R2为1～3个碳原子的烷基链或H；R3为1～3个碳原子的烷基链或H。
一种高压电场作用变色材料的制备方法，步骤如下：
步骤一在室温下将组分二加入无水二氯乙烷中，然后在搅拌速度为200r/s的惰性气体保护下使组分二完全溶解于无水二氯乙烷中，并混合均匀，得到混合物，将混合物的温度从室温升至70℃，然后加入二羟基单体，并在温度为70℃下冷凝回流反应50h，然后冷却至室温，然后采用过滤分离的方法得到固体反应产物，最后在温度为45℃下将得到的固体反应产物干燥至恒重，即得到组分二备用料；所述的组分二与无水二氯乙烷的质量比为1∶4；所述的组分二与二羟基单体的摩尔比为1∶2；
步骤二在ITO玻璃导电层表面铺展一层直径在800nm的聚苯乙烯球；
步骤三采用电化学沉积工艺在ITO玻璃导电层表面的聚苯乙烯球间隙沉积组分一；
步骤四采用甲苯浸泡的方式去除聚苯乙烯球，从而在ITO玻璃导电层表面形成柱状纳米组分一；
步骤五采用电化学沉积工艺在ITO玻璃导电层表面的柱状纳米组分一间隙沉积组分二备用料，得到复合电致变色材料。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请型的保护范围之中。
Claims (1)
1.一种高压电场作用变色材料，其特征在于：
所述变色材料包括组分一无机材料和组分二有机材料两部分，其中，所述组分一为Co3O4，所述组分二为包括式1的化合物：
式1
其中，R1选自于由单键、苯基、联苯基、三联苯基、噻吩基和联噻吩基组成的组；其中，R2为1～3个碳原子的烷基链或H；R3为1～3个碳原子的烷基链或H；
其中，所述高压电场作用变色材料由如下步骤制备：
步骤一在室温下将组分二加入无水二氯乙烷中，然后在搅拌速度为200r/s的惰性气体保护下使组分二完全溶解于无水二氯乙烷中，并混合均匀，得到混合物，将混合物的温度从室温升至70℃，然后加入二羟基单体，并在温度为70℃下冷凝回流反应50h，然后冷却至室温，然后采用过滤分离的方法得到固体反应产物，最后在温度为45℃下将得到的固体反应产物干燥至恒重，即得到组分二备用料；所述的组分二与无水二氯乙烷的质量比为1∶4；所述的组分二与二羟基单体的摩尔比为1∶2；
步骤二在ITO玻璃导电层表面铺展一层直径在800nm的聚苯乙烯球；
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