CN113359363B - 一种反夹心结构的电/光致变色凝胶及其制作方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种反夹心结构的电/光致变色凝胶及其制作方法和应用，属于电致变色器件制备技术领域，包括导电凝胶层和内嵌于导电凝胶层中的组合电极，且组合电极的两端伸出导电凝胶层；其中，所述组合电极是由两层单面导电柔性电极粘贴而成，组合电极的上、下两面均为导电面。本发明制备的反夹心结构的电/光致变色凝胶表现出快速的变色响应，具有较强的光电响应性，因此具有制备用于电致光致变色显示器件的潜在用途。
Description
技术领域
本发明属于电致变色器件制备技术领域，涉及一种反夹心结构的电/光致变色凝胶及其制作方法和应用。
背景技术
随着时代的进步，研发绿色环保、低碳节能的新型功能材料已经成为材料领域的发展趋势。传统纸张及印刷技术浪费了大量森林资源与能源，并对环境造成恶劣的影响，电子墨水和电子纸技术的开发可以解决该问题。电子纸或纸张型显示器由于低能耗、便于携带、可反复擦写等优势，成为目前研究的一个热门领域。并且电子纸或纸张型显示器只有画面转化时才需消耗少量的电能，可以克服发光型显示器耗电量大、不便携带、引起电脑病等诸多缺陷。
电致变色装置的种类很多，但目前所有报道的电致变色器件的结构均为将活性变色层至于两层导电电极之间，形成夹心结构。通过将活性变色材料加载在两片导电电极之间，在无氧条件下通电实现高效颜色变化。这一结构中，可有效防止活性层产生的活性物质暴露于空气中而失活，但也使得活性变色层产生的活性物质无法于任何物质接触，从而无法发挥作用。此外，导电电极的颜色也会影响变色层的颜色显示，大大减弱变色层的显示效果。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种反夹心结构的电/光致变色凝胶及其制作方法和应用，该电/光致变色凝胶具有良好的光电变色效果，能够广泛应用于光/电致变色器件中。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明公开的一种反夹心结构的电/光致变色凝胶，包括导电凝胶层和内嵌于导电凝胶层中的组合电极，且组合电极的两端伸出导电凝胶层；
其中，所述组合电极是由两层单面导电柔性电极粘贴而成，组合电极的上、下两面均为导电面。
优选地，两层单面导电柔性电极不导电的两面通过双面胶粘接，形成两面分别带正极和负极的组合电极。
优选地，所述导电凝胶层采用聚丙烯酰胺水凝胶制成。
优选地，通过对伸出导电凝胶层两端的组合电极的上、下导电面通电导通实现导电凝胶层的颜色变化。
本发明还公开了上述的反夹心结构的电/光致变色凝胶的制作方法，包括：
将组合电极置于硅胶模具槽中，然后将硅胶模具槽置于透明玻璃片上，进行超声脱气处理；
然后将导电凝胶溶液注入硅胶模具槽中，用紫外光对硅胶模具槽中的导电凝胶溶液进行20～40min的光照固化处理，待成胶后去除硅胶模具槽，制得反夹心结构的电/光致变色凝胶。
优选地，所述紫外光采用8W、254nm波长的紫外光。
优选地，所述硅胶模具槽由上、下两片开槽的硅胶片构成，组合电极置于两片硅胶片之间。
本发明还公开了上述的反夹心结构的电/光致变色凝胶在制备电/光致变色器件中的应用。
优选地，在电/光刺激下，该反夹心结构的电/光致变色凝胶能够生成自由基物种并发生颜色变化。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开的反夹心结构的电/光致变色凝胶，通过将组合电极内嵌于导电凝胶层中进行结构优化修饰而设计的。组合电极是由两层单面导电柔性电极粘贴而成，且导电的一面暴露于上、下表面，形成的凝胶结构不同于目前现有技术报道的传统的“三明治”夹心结构的电致变色装置，具有良好的在空气中稳定变色以及光电双驱动的优点。
此外，本发明还公开了制作上述反夹心结构的电/光致变色凝胶的方法，该方法具有操作简单和易于规模生产的优点。
由于上述的反夹心结构的电/光致变色凝胶所具备的特性，在通电条件下，电流从上层贯穿整个凝胶到达下层电极，形成回路，从而使得凝胶中的变色物质发生颜色变化。同时，经试验验证，其在光照条件下也能够发生变色，结束光照后凝胶再次回到变色之前的颜色，并且重复多次颜色仍然能够实现苦熬苏变化和恢复，因此其能够广泛应用于电致光致变色器件的制备，具有巨大潜力。
附图说明
图1为本发明的反夹心结构的电/光致变色凝胶结构示意图；
图2为本发明制作反夹心结构的电/光致变色凝胶的制作模具结构示意图；
图3为本发明的实验效果图；其中，(a)为电致变色实验照片；(b)为光致变色实验照片。
其中：1-单面导电柔性电极；2-硅胶片；3-透明玻璃片；4-导电面；5-导电凝胶层。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明公开的一种反夹心结构的电/光致变色凝胶，结构特征如下：与传统电致变色器件“三明治”夹心结构不同，本结构将两层单面导电柔性电极1背靠背粘贴形成组合电极，组合电极中上、下两层的导电面4均暴露于表面，组合电极内置于导电凝胶层5中，在通电条件下，电流从上层的单面导电柔性电极贯穿整个导电凝胶层5到达下层单面导电柔性电极，形成回路，从而使得导电凝胶中的变色物质发生颜色变化。
优选地，两层单面导电柔性电极不导电的两面通过双面胶粘接，形成两面分别带正极和负极的组合电极。
优选地，所述导电凝胶层采用聚丙烯酰胺水凝胶制成。
通过对伸出导电凝胶层两端的组合电极的上、下导电面通电导通实现导电凝胶层的颜色变化。
上述的反夹心结构的电/光致变色凝胶的制作方法，基于图2所示的制作模具，包括：
组合电极由两个单面导电柔性电极组成。将不导电的表面用双面胶粘接，形成两面带正极和负极的组合电极。将组合电极加入硅胶模具槽的两片硅胶片2中，再将硅胶模具槽置于透明玻璃片3上，超声脱气后，将导电凝胶溶液倒入硅胶模具槽中。然后用8W，254nm波长的紫外光对模具中的溶液进行30min的光照固化。胶化后，取下硅胶模具槽上的硅胶片2，取胶做进一步测试。
对制备得到的反夹心结构的电/光致变色凝胶的电致光致变色性能进行测试：
1、电致性能测试
通过手机蓝牙连接无线继电器，控制电源通/断电，从而实现手机控制的变色电子设备，参见图3中(a)，将电极接入无线设备，通过手机控制电源通电(3V)，经过3秒，凝胶颜色迅速由黄色变为绿色。结束通电，经过几分钟时间，凝胶颜色褪去，回到原来的黄色。重复多次后，仍然可以实现快速颜色变化以及恢复。
2、光致性能测试
将反夹心结构的电/光致变色凝胶暴露于白光光源下，参见图3中(b)，照射6秒后，凝胶变成绿色，结束光照后，经过近十分钟后，凝胶变回黄色。重复多次后，仍然可以实现快速颜色变化以及恢复。
上述测试结果表明，在光照和电刺激下，本发明制备的反夹心结构的电/光致变色凝胶表现出快速的变色响应，具有较强的光电响应性，因此具有制备用于电致光致变色显示器件的潜在用途。
综上所述，本发明公开的反夹心结构的电致、光致变色凝胶目前未有报道。本发明设计并制作出一种结构全新的反夹心结构的电致、光致变色凝胶结构，并首次发现其具有光、电双重响应性，具有作为有电致、光致变色器件的潜力。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种反夹心结构的电/光致变色凝胶，其特征在于，包括导电凝胶层和内嵌于导电凝胶层中的组合电极，且组合电极的两端伸出导电凝胶层；
其中，所述组合电极是由两层单面导电柔性电极粘贴而成，组合电极的上、下两面均为导电面。
2.根据权利要求1所述的反夹心结构的电/光致变色凝胶，其特征在于，两层单面导电柔性电极不导电的两面通过双面胶粘接，形成两面分别带正极和负极的组合电极。
3.根据权利要求1所述的反夹心结构的电/光致变色凝胶，其特征在于，所述导电凝胶层采用聚丙烯酰胺水凝胶制成。
4.根据权利要求1所述的反夹心结构的电/光致变色凝胶，其特征在于，通过对伸出导电凝胶层两端的组合电极的上、下导电面通电导通实现导电凝胶层的颜色变化。
5.权利要求1～4中任意一项所述的反夹心结构的电/光致变色凝胶的制作方法，其特征在于，包括：
将组合电极置于硅胶模具槽中，然后将硅胶模具槽置于透明玻璃片上，进行超声脱气处理；
然后将导电凝胶溶液注入硅胶模具槽中，用紫外光对硅胶模具槽中的导电凝胶溶液进行20～40min的光照固化处理，待成胶后去除硅胶模具槽，制得反夹心结构的电/光致变色凝胶。
6.根据权利要求5所述的反夹心结构的电/光致变色凝胶的制作方法，其特征在于，所述紫外光采用8W、254nm波长的紫外光。
7.根据权利要求5所述的反夹心结构的电/光致变色凝胶的制作方法，其特征在于，所述硅胶模具槽由上、下两片开槽的硅胶片构成，组合电极置于两片硅胶片之间。
8.权利要求1～4中任意一项所述的反夹心结构的电/光致变色凝胶在制备电/光致变色器件中的应用。
9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，在电/光刺激下，该反夹心结构的电/光致变色凝胶能够生成自由基物种并发生颜色变化。
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