本申请属于有机高分子化学,具体涉及一种用于制备电致变色/电控荧光双功能聚合物的单体,电致变色/电控荧光双功能聚合物及其制备方法与应用,以及使用该双功能性聚合物制备的薄膜、器件。
背景技术:
1、电致变色/电控荧光(electrochromic/electrofluorochromic,ec/efc)是一种在外加电场的作用下,材料因电荷的注入和脱出发生可逆的氧化还原反应,同时伴随着电解质离子的掺杂和脱掺杂的过程。这种现象导致了材料的光学属性发生了稳定且可逆的变化,通常表现为材料颜色和荧光属性的改变。
2、根据材料结构的差异,电致变色/电控荧光变色材料主要分为两大类:小分子电致变色/电控荧光材料与聚合物电致变色/电控荧光材料。聚合物电致变色/电控荧光材料的核心优点在于它们的带隙可调性,这意味着通过精细的化学设计,可以精确控制材料的吸收和发射波长,进而实现对发光颜色的精准调控。除了光学和电学性能上的优越性,聚合物电致变色/电控荧光材料还具备出色的机械稳固性和物理稳定性,这大大增强了材料的耐用性和使用寿命。此外,聚合物电致变色/电控荧光材料优异加工性允许通过简便的方法进行大规模生产,尤其适合于制造大面积的柔韧薄膜,为智能窗等应用领域提供了广阔的创新空间。
3、目前,尽管电致变色/电控荧光双功能聚合物展现出在智能材料领域的巨大潜力,但在将其转化为实际应用,特别是电致变色/电控荧光器件的制备过程中,仍存在若干挑战,其中,荧光对比度和稳定性的不足是目前限制双功能聚合物应用的主要技术障碍。荧光对比度,即材料在不同电化学状态下荧光强度的差异程度,对于实现高清晰度的视觉反馈和精细的信息显示至关重要。理想状态下,双功能聚合物应在氧化态和还原态之间展现出显著的荧光强度变化,以确保高对比度的显示效果。然而,现有的大部分双功能聚合物材料在这方面表现欠佳,这直接影响了材料在高分辨率显示、精细信息传输以及复杂环境监控等领域的应用效能。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题,本申请主要提供了一种用于制备电致变色/电控荧光双功能聚合物的单体,以及使用该单体制备得到的高荧光对比度和稳定性的电致变色/电控荧光双功能聚合物。具体通过以下技术方案得以实现:
2、一种单体,所述单体的结构式如下所示:
3、其中,r选自萘、蒽、芘。
4、一种聚合物,所述聚合物重复单元的结构式如下所示:
5、其中,n为20~1000,r选自萘、蒽、芘。
6、一种上述聚合物的制备方法,所述聚合物由式(i)单体在有机溶剂中聚合形成。
7、上述的聚合物在光学显示、传感器和3d编码信息存储领域中的应用。
8、一种薄膜,包括基材,以及通过溶液加工成膜的方式形成在基材表面的电致变色层;所述电致变色层采用上述聚合物材料。所述溶液加工成膜是指将聚合物溶于溶剂中得到溶液,将溶液涂覆于基材之上,干燥得到薄膜。
9、作为优选,所述溶液加工成膜中采用的溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、甲苯、二甲基甲酰胺中的任一种。
10、作为优选,所述基材选自氧化铟锡导电玻璃、氧化氟锡导电玻璃和聚对苯二甲酸乙二醇酯导电基板中的任一种。
11、一种器件,包含有上述任一项所述的薄膜。
12、与现有技术相比,本申请具有以下有益效果:
13、本发明申请的核心在于一种创新的单体设计,该设计巧妙地融合了电致变色与电控荧光两种功能,通过集成聚集诱导发光单元,聚合物体系中荧光对比度的显著提升,增强了材料的高对比度显示性能。聚集诱导发光效应使得聚合物在聚集状态下能够发出强烈的荧光,相较于传统的荧光材料,这种特性有效克服了聚集导致的荧光淬灭问题,从而确保了材料在多种应用环境下的稳定性和可靠性。本申请采用简单的氧化聚合的方式,利用上述单体制备出拥有高荧光对比度的电致变色/电控荧光聚合物材料,该聚合物材料通过旋涂或喷涂的方式制备电致变色/电控荧光薄膜,在传感器和3d编码信息存储领域具有潜在的应用价值。
1.一种单体,其特征在于,所述单体的结构式如下所示:
2.一种聚合物,其特征在于,所述聚合物的重复单元的结构式如下所示:
3.一种权利要求3所述的聚合物的制备方法,其特征在于,所述聚合物由式(i)单体在有机溶剂中聚合形成。
4.权利要求3所述的一种聚合物在光学显示、传感器和3d编码信息存储领域中的应用。
5.一种薄膜,其特征在于,包括基材,以及通过溶液加工成膜的方式形成在基材表面的电致变色层;所述电致变色层采用权利要求3中的聚合物材料。
6.根据权利要求6所述的一种薄膜,其特征在于,所述溶液加工成膜中采用的溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、甲苯、二甲基甲酰胺中的任一种。
7.根据权利要求6所述的一种薄膜,其特征在于,所述基材选自氧化铟锡导电玻璃、氧化氟锡导电玻璃和聚对苯二甲酸乙二醇酯导电基板中的任一种。
8.一种器件,其特征在于,包含有权利要求6~8任一项所述的薄膜。
