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电致变色聚合物性能要求

2022/07/16117 作者:佚名
导读:在含有单体、溶剂、辅盐的电解质溶液中,浸入Pt电极。聚合物在电解过程中形成,并沉积在Pt电极上形成薄膜,其厚度从2nm至10nm不等。薄膜须在溶剂和辅盐的介质中,反复漂洗和浸泡,然后进行性能研究。 作为电致变色材料应用的聚合物,必须在以下几个方面具有良好的性能。 化学可逆性 化学可逆性即聚合物在外加电压作用下,其氧化态和还原态的互相转化。要求在氧化或还原过程中,电荷变化量相同。化学可逆性由I-E曲

在含有单体、溶剂、辅盐的电解质溶液中,浸入Pt电极。聚合物在电解过程中形成,并沉积在Pt电极上形成薄膜,其厚度从2nm至10nm不等。薄膜须在溶剂和辅盐的介质中,反复漂洗和浸泡,然后进行性能研究。

作为电致变色材料应用的聚合物,必须在以下几个方面具有良好的性能。

化学可逆性

化学可逆性即聚合物在外加电压作用下,其氧化态和还原态的互相转化。要求在氧化或还原过程中,电荷变化量相同。化学可逆性由I-E曲线即循环伏安谱表征。图1为Garnier测得的聚3-甲基噻吩氧化还原时的特征曲线从中可以看到,其氧化过程和还原过程的电荷变化量是一致的,还原峰很大且有两个峰,可能与聚合物的重排机理有关。

色彩的差别和感觉

颜色的差别和感觉与氧化还原过程的可见吸收频段的强度和位置有关。 以聚3-甲基噻吩一CF2SO3-体系为例,当聚合物在红色(非掺杂态)和蓝色(掺杂态)间循环时,可看到明显的反差。当辅盐不同时,可以看到不同的颜色变化。显然,作为显示材料,颜色变化的反差越大,性能越好。

频率响应

通过记录外加方波偏电压时的电流一时间关系可得到频率响应特性。方波偏电压的频率变化范围在1~100Hz,输入电荷大约为1mc/cm2。图2是一种典型的频率响应曲线,从中可观察到在氧化和还原之间的不同电流波形。

氧化过程很快,开始仅需几毫秒。随后的缓慢衰减是由于残余电流出现在导电聚合物中。还原过程通常较慢,这可能是由于结构重排引起的,伏安谱也说明了这点。

频率响应的优劣,以转换时间来衡量。其值通过较慢的还原步骤中,半峰高所对应的时间来计算。一般来说,Pt电极越平整,聚合物薄膜的单一性越好,转换时间越短,即聚合物性能越好。

循环试验

循环试验在温和的实验条件下进行。要求在多次循环后,聚合物的变色能力保持不变,这样其应用寿命较长。如聚吡咯衍生物在经过103~104次循环后,变色现象逐步减弱。对聚3-甲基噻吩,可观察到在经过1.2×105次循环后,能保持80%的变色作用。而聚苯胺在经过1.36×106次循环后,仍能保持相当稳定的变色作用(见图3)。

*文章为作者独立观点,不代表造价通立场,除来源是“造价通”外。
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