电致变色高分子

5.2.4电致变色高分子5.2.4.1电致变色现象与电致变色材料5.2.4.2高分子电致变色材料和变色机理5.2.4.3电致变色高分子材料的应用5.2.4.1电致变色现象与电致变色材料概念电致变色是指在外加电压的感应下，物质的光吸收或光散射特性发生变化的现象，简称变色现象。

电致变色材料是指在外电场及电流的作用下，可发生色彩变化的材料即为电致变色材料。分类

颜色单向变化的不可逆变色材料颜色双向改变的可逆变色材料按颜色变化过程按材料的结构特征无机电致变色材料有机电致变色材料有机电致变色材料有机小分子电致变色材料高分子电致变色材料有机小分子电致变色材料有机阳离子盐类：紫罗精类化合物带有有机配位体的金属络合物：酞菁络合物5.2.4.2高分子电致变色材料和变色机理类型主链共轭型导电高分子侧链带有电致变色结构的高分子材料高分子化的金属络合物小分子电致变色材料与高分子的共混物主链共轭型导电高分子材料其在发生氧化还原掺杂时，分子轨道能级发生改变，可引起颜色可逆变化。所有的主链共轭型导电高分子都是潜在的电致变色材料。这类电致变色材料通常是一些芳香化合物的导电高聚物,主要有聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚呋喃和吲哚和它们的衍生物等。

图表示出了不同电压,聚苯胺薄膜颜色在

黄色(-0.7V)-黄绿色-绿色(0V)-深绿色-

蓝绿色-蓝色(0.2~0.3V)-紫色(0.5V)-褐色

(0.7V)之间的可逆变化。

侧链带有电致变色结构的高分子材料相对于主链共扼型导电聚合物,这种类型的电致变色材料既有小分子变色材料优异的变色性能,又有高分子材料的稳定性和易加工成膜性,具有很好的发展前景。这类材料是通过接枝或者共聚反应等高分子化的手段,将小分子电致变色结构连接到聚合物的侧链上。通过高分子化处理后,一般原来小分子的电致变色性能会保持下来或者改变很小。因此,可以认为该复合高分子电致变色材料的变色机理与接入的小分子相同。

比如将紫精基团接枝到聚合物链上后,整个复合高分子材料经氧化或还原同样会呈现紫精小分子的颜色变化。

高分子化的金属络合物将具有电致变色性能的金属配合物通过高分子化方法连接到聚合物主链上可以得到具有高分子特征的金属配合物电致变色材料。和侧链带有电致变色结构的高分子材料一样,其电致变色性能也是主要取决于金属络合物,而机械性能和加工成膜性能则取决于高分子骨架。目前该类材料中研究较多的是高分子酞菁。当酞菁上含有氨基和羟基时,可以利用其化学活性,采用电化学聚合法合成高分子化的酞菁。小分子电致变色材料与高分子的共混物将各种电致变色材料与高分子材料共混进行高分子化改性。小分子电致变色材料与常规高分子共混高分子电致变色材料与常规高分子共混高分子电致变色材料与其他电致变色材料共混工艺条件简单、材料易得电致变色性质、使用稳定性、可加工性得到改善5.2.4.3电致变色高分子材料的应用智能窗智能窗(SmartWindow)是用具有变色可逆性和连续可调性的电致变色材料与玻璃制成的,具有透光、传热等的动态可调性。智能窗是电致变色材料最主要的应用方向。智能窗通常有5层结构,由数层薄膜材料组成,其基本结构如图所示。

其中TC(透明导电层)连接外加电源,EL(电解质层)是离子导体,连接EC(电致变色层)和CE(离子储存层,第二电致变色层)。导电层与玻璃构成导电玻璃,而电致变色层、离子贮存层和电解质层是该结构的主体。其中电致变色层是“智能”体现的关键,离子贮存层是起平衡离子作用的,相当于可逆电极,该层逐渐倾向于被第二电致变色膜层所替代。第二电致变色膜一般选用与电致变色膜颜色互补的物质,在施以反电压时,颜色变化达到一致而互相加强。此外,第二电致变色膜仍然起到平衡离子的作用。各层膜的厚度视具体要求而定,通常为几十至几百纳米。信息显示器电致变色材料凭借其电控颜色改变用于机械指示仪表盘、记分牌、广告牌以及公共场所大屏幕显示屏等新型信息显示器件的制作。具有无视盲角、对比度高、驱动电压低、色彩丰富、电耗低、不受光线照射影响电色信息存储器电致变色材料具有开路记忆功能，可用于储存信息。利用多电色性材料，以及不同颜色的组合可以用来记录彩色连续的信息。其功能类似于彩色照片又具有底片类材料所不具备的擦