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PEDOT|126213-51-2|——将深入你我生活的电致变色材料

2017-9-12
        聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)是一种杂环类导电聚合物,自20世纪90年代首次合成以来,其优异的电致变色性能,就成为功能材料领域的研究热点。本文将对其电致变色原理、主要合成方法,以及应用领用进行阐述。
PEDOT电致变色原理
        有机噻吩类电致变色材料具有空穴迁移率高、电导率高、环境稳定性好、成膜性能好等优点,因而很快成为人们关注的焦点。PEDOT有两个给电子的氧原子直接连在噻吩环上,降低了禁带宽度,而且其结构特性不会产生空间扭转而使共轭程度降低,比聚噻吩和甲基取代的噻吩聚合物有更好的氧化还原稳定性、溶解性能和电导率。在外电压信号作用下,PEDOT经过掺杂阴离子与电子的注入与抽出发生共轭结构的可逆变化,表现出氧化态的透明蓝色与还原态深蓝色之间的可逆变换[1,2],如下图所示:
PEDOT|126213-51-2|——将深入你我生活的电致变色材料
PEDOT主要合成方法
        PEDOT的合成采用单体EDOT聚合的方法:EDOT经电压、氧化剂等引发形成EDOT·+,2个EDOT·+发生偶合脱去2个氢离子形成二聚物,二聚物再经引发形成阳离子自由基并与其它阳离子自由基发生偶合使链增长,最终得到长链的PEDOT。
PEDOT|126213-51-2|——将深入你我生活的电致变色材料
        根据单体引发形成阳离子自由基的条件,其合成可分为化学氧化聚合和电聚合[1]。
化学氧化聚合:采用氧化剂引发EDOT形成EDOT·+发生聚合,再将聚合物溶解于溶剂后采用蘸涂、滴涂或旋涂等方法将其涂覆于导电基底上成膜。一般常以氯化铁作为氧化剂,但其氧化聚合速率太快,不易对产物形态等进行控制;
电聚合:以电极电位作为聚合反应的引发力和驱动力,在电极表面直接沉积PEDOT聚合物薄膜。虽然所需设备复杂,不适合制取数量较多、面积较大的薄膜,但其可以直接在导电基底上镀膜,并且通过控制聚合电量、电流等可控制膜的厚度和镀膜速率,从而在基底上形成高质量薄膜,因此电聚合是目前合成PEDOT的最主要方法。
PEDOT电致变色材料的应用
        电致变色材料可应用于智能窗、汽车观后镜、显示屏、存储器以及国防军事伪装等方面[2]。PEDOT不仅变色响应时间短、着色效率高,而且其氧化态环境稳定性也很好,因而在很多方面有广阔的应用前景,如有机光发射二极管、超级电容器、光学衰减器等。近些年,PEDOT也被认为最有可能成为最接近实用的电致变色自适应伪装材料。其应用于军事伪装主要在于光学和红外伪装方面。
        PEDOT电致变色材料以其环境稳定性好、易合成、响应时间短等优点,成为导电聚合物研究的重点。随着不断深入研发,改善材料的使用寿命,增加颜色丰富程度,相信在不久的将来,更多PEDOT电致变色材料将呈现在工业、生活、军事等领域。
参考文献
[1] 陶益杰, 郑文伟, 程海峰, 等. 电致变色导电聚合物PEDOT 的研究进展. 材料导报, 2010, 7, 113-117.
[2] 金珊珊, 陈宏书, 王结良, 等. 聚噻吩类电致变色材料的研究进展. 高分子通报, 2014, 3, 65-74.
相关链接:EDOT
                
PEDOT
本文由苏州亚科科技股份有限公司编辑