[发明专利]一种双稳态电致变色荧烷染料及其器件的制备方法

说明书

本发明属于材料科学技术领域，具体涉及一种双稳态电致变色荧烷染料及其器件的制备方法。本发明设计并合成一系列自身具备双稳态性能，同时具有颜色艳丽丰富，切换速率快等特点的新型荧烷染料，并通过添加聚甲基丙烯酸甲酯、碳酸丙烯酯、电解质来制备双稳态电致变色显示器。基于本发明的新型荧烷染料得到的电致变色器件，具有优异的双稳态特性，具体表现为：在去除电压刺激后，仍可保持显色状态长达一周以上。通过调整新型荧烷染料的结构，由此可以制备红色、黄色、绿色、蓝色、黑色等多彩的双稳态电致变色器件。

技术领域

本发明属于材料科学技术领域，具体涉及一种双稳态电致变色荧烷染料及其器件的制备方法。

背景技术

双稳态电致变色材料，由于其可以在不消耗电能的情况下，在较长时间内持续输出颜色、文字等图案信号而受到人们的越来越广泛地关注。双稳态电致变色材料已经被应用于智能窗户、电子书阅读器、软机器人、电子货架标签和智能变色纤维织物等产品中。

许多无机类、有机类材料都是用于生产双稳态电致变色器件的理想原材料。其中，无机类材料通常基于两种金属之间的氧化还原反应而实现变色，通过稳定氧化态和还原态来实现双稳态性能。有研究报道，基于Bi和Cu的氧化还原反应，可以实现双稳态电致变色动态窗，在不通电的情况下可以实现双稳态高达24小时。胆甾相液晶由于其均质性取向，且在零场状态下结构稳定的固有特性，使其具有双稳态性能，也被用于双稳态显示器件中。共轭聚合物和金属-有机络合物基聚合物体系因固有的快速响应切换、优异变色性能和丰富色彩控制等特性，而被认为是一种很有前途的材料。交联三苯基桥-二噻吩基吡咯(pTPhSNS)聚合物薄膜，由于薄膜中交联网络结构的缠结作用和氧化态本身二噻吩基吡咯基团的稳定性，而在氧化态下具有优异的双稳定性。三臂非共轭柔性三联吡啶配体和Fe(II)(3tpy-Fe)CONASH膜通过非共轭配体阻碍电子通过氧化还原传导至金属中心而实现双稳态性能。

相比于其他变色材料而言，荧烷类隐色体染料因其摩尔吸收系数高、驱动电压低、颜色鲜艳丰富、循环多重响应等优点而受到广泛关注，但现有技术中，基于荧烷类染料的电致变色显示器件在去除电压后，显色状态只能保持几分钟。

发明内容

本发明目的在于设计并合成一系列自身具备双稳态性能，同时具有颜色艳丽丰富，切换速率快等特点的新型荧烷染料，并通过添加聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、碳酸丙烯酯、电解质来制备双稳态电致变色显示器。

本发明的技术方案：

本发明的第一目的是提供一种荧烷染料，其分子结构为以下分子结构中的任一种：

其中，R取代基为中的任一种。

本发明的第二目的在于提供一种制备前述的荧烷染料的方法，通过傅克反应、钯碳还原、酰胺反应合成得到。

本发明的第三目的在于提供一种荧烷染料在双稳态电致变色材料中的应用。

本发明的第四目的在于提供一种双稳态电致变色器件，在两导电基材之间依次设置有：电致变色层、导电层和离子存储层；其中，所述电致变色层至少含有前述的荧烷染料、PMMA、碳酸丙烯酯和电解质。

其中，所述导电基材包括但不限于ITO导电玻璃或导电膜。

优选地，在所述电致变色层中，所述PMMA相对所述电致变色层的质量百分比为30-85wt％；所述碳酸丙烯酯相对所述电致变色层的质量百分比为5-30wt％；在所述电致变色层中，所述电解质相对所述电致变色层的质量百分比为5-30wt％。

优选地，所述导电层至少含有PMMA、碳酸丙烯酯和电解质。

优选地，所述离子存储层至少含有PMMA、碳酸丙烯酯、电解质、对苯醌和对苯二酚。

优选地，所述电解质包括四丁基高氯酸铵、四乙基高氯酸铵、四丁基六氟磷酸铵中的至少一种。