PEDOT第十章第八节 PEDOT在电致变色行为的应用.pdf

10.8 电致变色行为 10.8.1引言 一些材料根据所施加的电化学电位的变化而改变颜色，这种现象称为电致变色。电致变色材料 早就为大家所知[241,242]。所有电致变色材料的共同点是电化学触发氧化还原过程，从而改变了材 料的光吸收。 “ ” 玻璃工业已经利用电致变色效应开发了电致变色的多层玻璃 （智能窗 ）。然而，因为严苛的 寿命要求，以及其复杂而高成本的生产过程，导致其高价格难以为市场所接受，所以，直到现在， 这些窗户没有成功应用与推广。 SageElectrochromics公司 （一家位于美国的公司）和已经退出市场的Velux/USA 一起联盟商 Pilkington/ FLABEG Saint Gobain 业化了一个电致变色屋顶窗。主要的玻璃制造商，例如， （德国）和 （法国）尝试将建筑和汽车玻璃中的电致变色窗进行商业化，但都没有成功。Schott-Donnelly （美 国），Saint-Gobain （法国）和 Central Glass （日本）证明电致变色窗在汽车天窗玻璃上的应用是可 行的，并且已经应用在豪华车的天窗。 所有商业电致变色玻璃基于三氧化钨作为电致变色材料，其必须在高真空下利用溅射工艺喷涂 在玻璃表面上。由于缺乏长期稳定性和液体电解质的低接受性，利用有机紫精化学开发的窗户系统 Gentex 的所有努力已经证明是失败的。但是其开发了液体和凝胶型汽车后视镜系统 （ ，美国）和相 机的电致变色显示器 （尼康，日本）应用技术 [243]。 目前，电致变色显示器 （特别是基于 PEDOT 的）在印刷电子领域中受到广泛关注。其主要目 的是利用印刷技术开发纸状显示器。 典型的电致变色材料是联吡啶鎓盐 （紫罗碱）[244,245]。类似于紫罗碱的染料通常由不同的化 学物质组成，其电解质在电极处被氧化或还原以形成自由基阳离子和在扩散后电荷重组的阴离子 （图 10.38和图 10.39）。在这种系统中，需要小但明显的电流来维持着色状态。与作为电致变色 239 剂和液体电解质的电致变色的紫罗碱可以与 PEDOT组合作为透明电极材料[246]。 图 10.38 电致变色电池中紫罗碱的氧化还原反应 10.39 *TCO [ ] 图 紫罗碱电致变色电池的层结构 （ ：透明导电氧化物 例如，氧化铟锡 ） 与上述电致变色固体相比，电致变色聚合物特别吸引了广泛的关注。因为电致变色聚合物消除 了对液体电解质的需要并提供双稳态开关状态[247]。电致变色层在氧化态和还原态之间进行可逆 地切换。这种氧化还原反应通过释放和掺入抗衡阴离子实现电荷平衡。其抗衡阴离子离子结合到电 致变色固体或显示低迁移率。因此，阳离子，通常是锂离子，必须通过聚合物电解质移动以抵消电 子电流。图 10.40和图 10.41展示了其通常的氧化还原反应和应用层方案。 图 10.40 电致变色固体在电致变色电池中的氧化还原反应 240 10.41 *TCO [ ] 图 固体电致变色电池的层结构。 （ ：透明导电氧化物 例如，氧化铟锡 ）。 无机氧化物以及电活性聚合物因其电致变色性能而为人所知[241]。三氧化钨已经在电致变色 窗中有所使用 248,249。电活性聚合物中，聚苯胺和聚噻吩为电致变色固体已经进行了最广泛的研 究[252,253,254,255]。 PEDOT 已被发现具有有用的电