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浙江工業大學張誠教授團隊 Small:高穩定性電致變色器件
2023-07-12  來源:高分子科技

  共軛聚合物作為新一代電致變色材料,因其開關時間快、對比度和顯色效率高、結構易修飾等特點而得到了廣泛應用。可溶液加工型共軛聚合物電致變色材料因具有低成本、可規;a等優勢,具有重要的應用價值。通常,在主鏈引入增溶基團(如長烷基鏈或烷氧基鏈)是獲得可溶液加工型聚合物電致變色材料的必要和常用方法。然而,增溶基團的引入會使聚合物薄膜具有良好的溶解性和較差的電極粘附力,從而影響其電致變色穩定性。因此,獲得可溶液加工型聚合物和相應耐溶劑性薄膜對于制造高性能電致變色器件是至關重要的。



  基于以上問題,浙江工業大學化學工程學院張誠教授團隊提出“通過熱裂解——氫鍵相互作用構建交聯聚合物網絡”的策略。將可溶液加工型聚合物加工成膜后,在薄膜內部構建氫鍵交聯網絡,從而使薄膜具備抗溶劑特性,并將其應用于高性能電致變色器件。在獲得高穩定性電致變色器件的同時,并以此為底層薄膜,開發了一種黑色——透明的雙層電致變色薄膜,成功了避免了可溶液加工型聚合物在疊層復合時的界面侵蝕問題。


  具體地,設計了一種以染料喹吖啶酮為共軛主鏈,t-BocN位取代的非共軛增溶基團的新型可溶液加工型電致變色聚合物P1-Boc。采用熱退火使t-Boc基團裂解,并進一步形成和N-H?O=C氫鍵交聯網絡,從而改變P1-Boc高溶解性,使其成為耐溶劑的P1薄膜。 


抗溶劑性P1薄膜的制備


  基于P1薄膜的電致變色器件具有亞秒級響應(0.56/0.80 s,在經歷了10萬次循環后仍保持初始光學對比度的88.4%,是目前報道的穩定性最高的有機電致變色器件之一。此外,利用紫外吸收峰疊加,開發了一種黑色-透明的雙層電致變色薄膜P1/P2,由于P1薄膜的抗溶劑特性,該雙層薄膜成功避免了可溶液加工型電致變色聚合物在疊層復合時的界面侵蝕問題。 


采用熱裂解-氫鍵交聯的方法制備了高穩定、快響應的電致變色器件(上),提出了抗界面侵蝕的雙層電致變色薄膜制備的新策略(下)


  該成果以“Hydrogen-Bonding Induced Crosslinked Polymer Network for Highly Stable Electrochromic Device and a Construction Strategy for Black-Bilayer Electrochromic Film”為題發表于《Small》,論文第一作者為浙江工業大學化工學院2022級博士研究生李錦,通訊作者為浙江工業大學化工學院的呂曉靜副教授、張誠教授和劍橋大學的Dominic S. Wright教授。該工作得到了國家自然科學基金、浙江省自然科學基金等項目的資助。 該工作是團隊近期關于聚合物電致變色材料相關研究的最新進展之一,在過去的幾年中,團隊圍繞聚合物電致變色材料做了大量的研究,并發表了六十余篇SCI文章。


  原文鏈接:https://doi.org/10.1002/smll.202303359

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