資源描述：
《高分子電致變色材料.ppt》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、高分子電致變色材料變色現(xiàn)象是指物質(zhì)在外界環(huán)境的影響下．而產(chǎn)生的一種對光的反應(yīng)的改變。這種現(xiàn)象普遍存在于自然界。人們感興趣的是一種可逆的變色現(xiàn)象．即可利用一定的外界條件將它的顏色進(jìn)行改變和還原?？偨Y(jié)起來主要有4類：電致變色、光致變色、熱致變色和壓致變色。它們分別有各自的應(yīng)用前景。總結(jié)起來主要有4類：電致變色、光致變色、熱致變色壓致變色。它們分別有各自的應(yīng)用前景。電致變色材料所用的材料要求具有良好的離子和電子導(dǎo)電性．較高的對比度、變色效率和循環(huán)周期等電色性能。按照材料類型可分為：無機(jī)電致變色材料和有機(jī)電致變色材料。按照物質(zhì)的狀態(tài)可分為：薄膜型(固體)、析出型(固體和液體相互轉(zhuǎn)化)和非析出
2、型(溶液)。無機(jī)電致變色材料的光吸收變化是因為離子和電子的雙注入和雙抽取而引起的，其性能穩(wěn)定。有機(jī)電致變色材料的光吸收變化來自氧化還原反應(yīng)．其色彩豐富．易進(jìn)行分子設(shè)計。無機(jī)電色材料的電化學(xué)變色性利用了氧化物中金屬離子的價態(tài)變化，它與簡單的氧化一還原反應(yīng)有著重大區(qū)別首先，AxMOy的形成類似向物質(zhì)摻雜，其體積不變，仍等于MOy的體積，而氧化一還原反應(yīng)是物質(zhì)在陽極或陰極的生長，材料的體積取決于工藝持續(xù)的時間；其次．AxM0y可看作x的連續(xù)相(Continuousphase)，通常的氧化一還原反應(yīng)是單一相(Singlephase)的生長；第三，AxM0y的著／消色(電荷的注入／抽取)反應(yīng)動
3、力學(xué)與固體／電解質(zhì)界面以及固體內(nèi)的性質(zhì)緊密相關(guān)，通常的氧化一還原反應(yīng)只和電極／電解質(zhì)界面的性質(zhì)有關(guān)。有機(jī)電色材料是某些液體中的離子或分子的絡(luò)合物，它或者在陰極得到一個電子被還原，或者在陽極失去一個電子被氧化，其反應(yīng)產(chǎn)物具有著色吸收，或與原有物質(zhì)顏色不同產(chǎn)物通常有低得多的溶解度，因而可能沉積出來。有的材料具有兩種以上的氧化態(tài)，因而可發(fā)生單電子或雙電子甚至多電子反應(yīng)，各對應(yīng)不同的顏色，即有多種顏色變化。電致變色材料的工作原理其實(shí)質(zhì)是一個電極顏色能隨充放電過程發(fā)生可逆轉(zhuǎn)變的超薄電池。顯色一消色”過程伴隨著電子轉(zhuǎn)移和保持材料電中性的離子傳導(dǎo)。一般電致變色薄膜采用多層結(jié)構(gòu)，在兩層透明導(dǎo)體中交替
4、填充著電致變色層、離子導(dǎo)體和對電極三層活性薄層。處于中間的離子導(dǎo)體作為電解質(zhì)起著把自由離子從儲電層(對電極)傳輸?shù)诫娭伦兩珜拥淖饔?，此時薄膜將由透明變?yōu)椴煌该?。透明?dǎo)電層(TC)兩側(cè)TC層作器件與外電源之間的電接觸，常用ITO膜或SnO2膜。前者透光性較好但抗酸腐蝕能力不如后者。TC層可用CVD、電子束蒸發(fā)、濺射等方法制作。TC層用作EC層的襯底時需注意兩個問題：一是液體電解質(zhì)通過EC層的周邊侵入TC層，可導(dǎo)致它從玻璃基板上剝落，造成器件報廢；二是In或Sn(或者還有摻雜荊Sb、F等)擴(kuò)散到EC膜中，對電色特性造成不良影響。電致變色層(EC，也叫工作電極)為了得到電色活性，要求EC層
5、是無定形或微晶結(jié)構(gòu)，并使膜中有必要的含水量。因為晶體的高度不完整性(開放性的晶格結(jié)構(gòu)加上晶粒邊界及其它缺陷)便于離子的傳輸；同時，水對離子的傳輸有關(guān)鍵作用。電解質(zhì)層(EL)電解質(zhì)必須滿足以下要求：提供電色材料所需的補(bǔ)償離子，或者說要和EC材料兼容；有高的離子電導(dǎo)率和高的電子電阻率，即必須是離子的良導(dǎo)體和電子絕緣體。器件在透射模式工作時，電解質(zhì)必須透明；以及對EC和CE層無腐蝕性。對電極層(CE)對電極的起碼要求應(yīng)是惰性的，即只作為電子的收集／發(fā)射體。但在ECD中對電極還應(yīng)作為離子的貯存層，當(dāng)工作電極EC被注入離子時，它供應(yīng)離子到電解質(zhì)層，而工作電極被抽出離子時，將離子收集起來，以保持
6、電解質(zhì)層的電中性。因而要求對電極也是電子和離子的混合導(dǎo)體。反射型ECD的對電極和工作電極可以是相同材料。雖然甲電極著色時己電極消色，或者反過來，但不會影響正面電極的觀察。透射型ECD要求對電極為工作電極的“互補(bǔ)”EC材料，即當(dāng)工作電極為氧化著色材料時選用還原著色材料為對電極材料，或者反過來。這樣，當(dāng)工作電極處于消色態(tài)時，對電極也處于消色態(tài)，不影響透光；而當(dāng)前者處于著色態(tài)時，后者也處于著色態(tài)，有加強(qiáng)光吸收的效果。電化學(xué)變色性的特點(diǎn)1、光密度與注入離子電荷△Q的關(guān)系，當(dāng)△Q較小時是線性的，較大時呈現(xiàn)出某種飽和，因此可通過控制注入電荷量實(shí)現(xiàn)OD連續(xù)調(diào)控。2、通過改變電壓極性使電荷注入或抽取
7、，可方便地實(shí)現(xiàn)著色或消色，即著、消色有可逆性。不過著／消色是不對稱的動力學(xué)過程：離子注入時受電色電極／電解質(zhì)界面勢壘的限制，離子抽取時受電色電極內(nèi)空間電荷層的限制。這樣，著、消色的響應(yīng)特性有區(qū)別。3、已著色的材料如切斷電荷流通路徑(開路)、也不發(fā)生其它氧化一還原反應(yīng)時，可以保持著色狀態(tài)，即有記憶功崩。4、將有不同譜特性的材料以某種方式結(jié)合，有可能實(shí)現(xiàn)顏色的組合，這被利用來發(fā)展混合氧化物EC系統(tǒng)，以得到例如較適合人眼的光譜峰值響應(yīng)以至彩色顯示高分子電致變色材
