聚苯胺電致變色織物的制備及其性狀表征與分析.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,智能化紡織品不只是停留在構(gòu)思階段,而且迅速步入實(shí)用化階段,在信息、能源、電子、軍事、日常生活等方面得到廣泛的應(yīng)用。將電致變色技術(shù)與紡織品相結(jié)合,嘗試開發(fā)具有電致變色功能的織物,可廣泛用于具有色彩響應(yīng)行為的各類智能紡織品。電致變色織物的成功開發(fā)將帶來巨大的學(xué)術(shù)價值和產(chǎn)業(yè)價值,推動智能材料的發(fā)展。
　　本文以聚苯胺為變色材料,探索聚苯胺的導(dǎo)電和摻雜機(jī)理,研究聚苯胺合成工藝路線,以及電致變色織物的涂層復(fù)合工藝;并

2、以鍍銅導(dǎo)電布為基布,開發(fā)具有良好導(dǎo)電性和電致變色性能的涂層織物。將聚苯胺、電解質(zhì)、基布和導(dǎo)電極等各層材料組裝,以織物形態(tài)構(gòu)建得到柔性電致變色器件,并研究電致變色器件中各層材料的制備過程與性能。通過對該裝置施加電壓及改變工作電壓的大小,來觀察織物電致變色現(xiàn)象和行為;本課題的研究重點(diǎn)之一是對電致變色織物進(jìn)行形態(tài)結(jié)構(gòu)表征和各項(xiàng)性能測試,研究聚苯胺合成工藝路線、涂層工藝路線、器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、導(dǎo)電織物選擇以及封裝等因素對聚苯胺電致變色織物的性能影響

3、,優(yōu)化電致變色織物的各項(xiàng)性能。
　　本論文的研究內(nèi)容與取得的成效主要涉及以下四方面:
　　1)采用化學(xué)聚合法制備聚苯胺乳液,通過多次試驗(yàn)確定了合成聚苯胺的最佳反應(yīng)條件為摩爾比值n(An/DBSA/APS)=1∶1.5∶1.5,反應(yīng)溫度為10-15℃。將聚苯胺乳液涂覆于ITO導(dǎo)電薄膜上,置0.1mol/L HCl溶液中,考察聚苯胺的電致變色性能。循環(huán)伏安特性曲線表明,在-1.5~+1.5V電壓范圍內(nèi),隨著電壓的升高,聚苯胺的結(jié)

4、構(gòu)發(fā)生從還原態(tài)到中間態(tài)再到氧化態(tài)的轉(zhuǎn)變,并伴隨著顏色從淺黃色到綠色再到藍(lán)色的變化。
　　2)電解質(zhì)是電致變色器件的一個重要組成部分,它在電致變色層與離子儲存層之間,起著傳導(dǎo)離子和阻斷電子的功能。聚甲基丙烯酸甲醋(PMMA)作為凝膠電解質(zhì)(GPE)有高導(dǎo)電率、高光透過率、熱力學(xué)和電化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。本文將PMMA溶于LiClO4-PC溶液中,在室溫下得到透明均一的凝膠,該凝膠離子電導(dǎo)率為0.692×10-3S/cm,高分子量PMM

5、A不但會提高凝膠體系的粘度而且可以保持較高的電導(dǎo)率,PMMA含量最高在23％左右。
　　3)柔性電致變色器件與傳統(tǒng)電致變色器件相比具有更廣闊的應(yīng)用前景,制約其制備及應(yīng)用的關(guān)鍵在于柔性透明電極的選用及器件各層材料的封裝。本文選用ITO導(dǎo)電薄膜作為透明導(dǎo)電層,聚苯胺作為電致變色層和離子存儲層,PMMA基凝膠電解質(zhì)作為離子導(dǎo)電層來制備對稱結(jié)構(gòu)的柔性電致變色器件。并對其進(jìn)行電子掃描電鏡、紫外光譜、循環(huán)伏安及電化學(xué)光譜等系列電化學(xué)性能測試。