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电致变色是指在外加电场作用下材料的光学属性,例如透过、吸收、反射和发射等发生可逆、稳定的变化。根据光学属性的不同可以将电致变色材料应用到不同领域,例如改变透过率和反射率可以应用于显示领域;改变红外发射率可以应用到航天热控和红外隐身领域。由于电致变色材料具有轻质、柔性、低耗能等特点,在航天领域备受青睐。电致变色材料可应用于对质量要求比较苛刻的微小卫星和机动变轨深空探测航天器的热控。本文以樟脑磺酸为掺杂剂,通过电化学聚合方法制备了樟脑磺酸掺杂的聚苯胺(PANI)薄膜,深入研究了不同聚合条件对聚苯胺薄膜的微观形貌、结构及电致变发射率性能的影响,获得了聚苯胺薄膜制备的最优化工艺参数,最后基于樟脑磺酸掺杂的聚苯胺薄膜制备了柔性电致变发射率器件,并对器件的电致变发射率性能进行了研究。
采用电化学沉积在镀金多孔膜表面制备聚苯胺薄膜,对制备条件进行优化,樟脑磺酸与苯胺单体浓度比为1:1时,成膜不容易,这是由于掺杂量增加对聚苯胺成膜由促进作用,并且聚合时间的增加对聚苯胺成膜由促进作用。测试结果表明,聚苯胺薄膜更呈现出线状,聚合电量较小时,膜较致密,聚合电量较大时,制备出的聚苯胺为树枝状。随着樟脑磺酸掺杂量的增加,膜显示出更加致密。以多孔膜为基底制备出来的单层膜厚度大约为80μm,聚苯胺层的厚度大约为5μm。从拉曼光谱分析可知,聚苯胺主链是由苯环结构和醌环结构构成,拉曼光谱中出现了含有樟脑磺酸基团的特征峰,表明樟脑磺酸已经成功掺杂。
通过循环伏安特性曲线(CV)可知聚苯胺在进行循环伏安扫描时有一对氧化峰和一对还原峰,分别代表其不同程度的氧化态和还原态。随着聚合电量的增加,氧化峰电流增加,其循环伏安曲线围成的面积也就越大。从计时电流曲线可以得知,随着聚合电量的增加,聚苯胺薄膜的响应时间增加。从发射率光谱得知,随着聚合电量的增加,发射率变化变小。在浓度比为4∶1,聚合条件为7.5mA-2.0C时获得了发射率变化最大的聚苯胺薄膜,发射率变化为0.43,褪色时间大约为3s,着色时间大约为7s。
设计并且优化组装了红外电致变色器件,组装制备的器件发射率变化大小为0.21,其变化值与单层膜变化值0.43相比有明显的降低,器件循环稳定性良好,循环次数能达到450次以上。
采用电化学沉积在镀金多孔膜表面制备聚苯胺薄膜,对制备条件进行优化,樟脑磺酸与苯胺单体浓度比为1:1时,成膜不容易,这是由于掺杂量增加对聚苯胺成膜由促进作用,并且聚合时间的增加对聚苯胺成膜由促进作用。测试结果表明,聚苯胺薄膜更呈现出线状,聚合电量较小时,膜较致密,聚合电量较大时,制备出的聚苯胺为树枝状。随着樟脑磺酸掺杂量的增加,膜显示出更加致密。以多孔膜为基底制备出来的单层膜厚度大约为80μm,聚苯胺层的厚度大约为5μm。从拉曼光谱分析可知,聚苯胺主链是由苯环结构和醌环结构构成,拉曼光谱中出现了含有樟脑磺酸基团的特征峰,表明樟脑磺酸已经成功掺杂。
通过循环伏安特性曲线(CV)可知聚苯胺在进行循环伏安扫描时有一对氧化峰和一对还原峰,分别代表其不同程度的氧化态和还原态。随着聚合电量的增加,氧化峰电流增加,其循环伏安曲线围成的面积也就越大。从计时电流曲线可以得知,随着聚合电量的增加,聚苯胺薄膜的响应时间增加。从发射率光谱得知,随着聚合电量的增加,发射率变化变小。在浓度比为4∶1,聚合条件为7.5mA-2.0C时获得了发射率变化最大的聚苯胺薄膜,发射率变化为0.43,褪色时间大约为3s,着色时间大约为7s。
设计并且优化组装了红外电致变色器件,组装制备的器件发射率变化大小为0.21,其变化值与单层膜变化值0.43相比有明显的降低,器件循环稳定性良好,循环次数能达到450次以上。