光子晶体结构对电致变色材料性能增强作用研究

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导电聚合物电致变色材料由于其独特的光-电特性,在新型有机显示、军事伪装、信息存储和智能器件等诸多领域有着重要的应用前景,受到了各国军方和科学家的重视。聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)作为一种性能优异的导电聚合物,具有氧化还原电位低、禁带宽度小、电导率高、环境稳定性优异等特点,且其薄膜材料也有着良好的透明度和稳定性,从而受到高度关注。但PEDOT在电致变色过程中存在对比度低、颜色变化单一、转换时间慢等问题,这些大大限制了其应用。为了解决这些问题,本项目首次将光子晶体结构引入到PEDOT的电致变色研究中,利用光子晶体纳米结构的有序性以及其带隙可调节的特性,提出了将光子晶体的结构色(物理变色)与PEDOT的电致变色(化学变色)相结合来调控其电致变色性能的新方法。在研究中,我们制备了蛋白石结构的SiO2@PEDOT复合光子晶体薄膜,以及反蛋白石结构的PEDOT薄膜,结果发现,蛋白石结构或者反蛋白石结构的引入,材料的电化学性能、电致变色性能(对比度、色彩饱和度、响应速度和循环稳定性)都全面提高。此外,我们还利用聚苯胺、聚(3,4-二溴噻吩)、普鲁士蓝、紫精等多种电致变色材料对该方法进行了验证,研究证明,这种方法是一种普适性提高材料电致变色性能的新方法,拓展了电致变色材料的实际应用能力,有望获得较好的应用和推广。