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浙江工業(yè)大學(xué)張誠教授團(tuán)隊 Small:高穩(wěn)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(guān)時間快、對比度和顯色效率高、結(jié)構(gòu)易修飾等特點而得到了廣泛應(yīng)用?扇芤杭庸ば凸曹椌酆衔镫娭伦兩牧弦蚓哂械统杀尽⒖梢(guī);a(chǎn)等優(yōu)勢,具有重要的應(yīng)用價值。通常,在主鏈引入增溶基團(tuán)(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(tuán)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(wěn)定性。因此,獲得可溶液加工型聚合物和相應(yīng)耐溶劑性薄膜對于制造高性能電致變色器件是至關(guān)重要的。



  基于以上問題,浙江工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院張誠教授團(tuán)隊提出“通過熱裂解——氫鍵相互作用構(gòu)建交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)”的策略。將可溶液加工型聚合物加工成膜后,在薄膜內(nèi)部構(gòu)建氫鍵交聯(lián)網(wǎng)絡(luò),從而使薄膜具備抗溶劑特性,并將其應(yīng)用于高性能電致變色器件。在獲得高穩(wěn)定性電致變色器件的同時,并以此為底層薄膜,開發(fā)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(fù)合時的界面侵蝕問題。


  具體地,設(shè)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(tuán)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(tuán)裂解,并進(jìn)一步形成和N-H?O=C氫鍵交聯(lián)網(wǎng)絡(luò),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(yīng)(0.56/0.80 s,在經(jīng)歷了10萬次循環(huán)后仍保持初始光學(xué)對比度的88.4%,是目前報道的穩(wěn)定性最高的有機(jī)電致變色器件之一。此外,利用紫外吸收峰疊加,開發(fā)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(fù)合時的界面侵蝕問題。 


采用熱裂解-氫鍵交聯(lián)的方法制備了高穩(wěn)定、快響應(yīng)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(fā)表于《Small》,論文第一作者為浙江工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院2022級博士研究生李錦,通訊作者為浙江工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院的呂曉靜副教授、張誠教授和劍橋大學(xué)的Dominic S. Wright教授。該工作得到了國家自然科學(xué)基金、浙江省自然科學(xué)基金等項目的資助。 該工作是團(tuán)隊近期關(guān)于聚合物電致變色材料相關(guān)研究的最新進(jìn)展之一,在過去的幾年中,團(tuán)隊圍繞聚合物電致變色材料做了大量的研究,并發(fā)表了六十余篇SCI文章。


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

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