光固化制備透明電解質(zhì)及用于電致變色器件

王維

摘要：透明電解質(zhì)具有較多的優(yōu)勢，能夠在較為廣泛的領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行應(yīng)用。本文主要是采用三氟甲烷磺酸鋰、碳酸丙烯酯、聚乙二醇丙烯酸酯以及2，2二甲氧基2苯基苯乙酮進(jìn)行均勻的混合之后，采用紫外線光固化制備的方式制備高分子的透明凝膠電解質(zhì)，通過對其制備進(jìn)行一定的分析和探討，并將其應(yīng)用在電致變色器件當(dāng)中，進(jìn)一步的對凝膠透明電解質(zhì)的穩(wěn)定性進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：光固化制備;透明電解質(zhì);電致變色器件

凝膠透明電解質(zhì)主要是因?yàn)槭褂昧四z劑可以讓液體電解質(zhì)被束縛在交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)之中，讓體系當(dāng)中也保持了與液體電解質(zhì)相似的離子通道和遷移性，讓其能夠保證良好的導(dǎo)電性。對于凝膠狀的透明電解質(zhì)來說，它能夠更好的與電極形成較好的接觸面。另外，高分子的凝膠透明電解質(zhì)又因?yàn)榇嬖谥子诩庸こ尚?、粘著性好并且質(zhì)量較輕的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為固體電解質(zhì)的理想型材料，在電致變色器件中也有著廣泛的應(yīng)用，并且取得到了較好的效果。

一、光固化制備透明電解質(zhì)

（一）實(shí)驗(yàn)部分

（1）PEGDA基透明凝膠電解質(zhì)的制備。首先是要對三氟甲烷磺酸鋰進(jìn)行干燥處理，然后將其放置在玻璃瓶容器當(dāng)中，然后加入一定量的增塑劑，通過超聲震蕩來將兩者進(jìn)行融合，進(jìn)而形成均相體系。之后要將適量的PEGDA加入到上述的溶液當(dāng)中，然后在手套箱中使用磁力攪拌器進(jìn)行混合攪拌，最后在加入2，2二甲氧基2苯基苯乙酮進(jìn)行劇烈的攪拌，一天之后就可以得到可以固化的電解質(zhì)溶液，該溶液在經(jīng)過一定的紫外光固化輻照之后，就會風(fēng)聲一定的光聚合固化反應(yīng)，進(jìn)而得到一定的固態(tài)聚合物電解質(zhì)。

（2）測試與表征方法。采用合適的設(shè)備進(jìn)行測試，主要有紫外光譜儀，可以采用波長范圍在200～900nm，分辨率在01nm，采樣的間距在0.5nm，通過紫外光譜儀可以對凝膠狀透明電解質(zhì)在不同波長下的透光率進(jìn)行檢測。除此之外，還要選擇合適的電導(dǎo)率測定儀對電導(dǎo)率進(jìn)行測定。

（二）結(jié)果與討論

（1）透明電解質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)中最佳配比的確定。在對凝膠透明電解質(zhì)進(jìn)行制備的時(shí)候的時(shí)候，四種化學(xué)原料的加入量是對電導(dǎo)率產(chǎn)生影響的重要因素，每個(gè)因素都可以分別設(shè)置5個(gè)水平去進(jìn)行試驗(yàn)，將所制備的凝膠點(diǎn)解釋的電導(dǎo)率作為主要的考察指標(biāo)，并且要對所得的結(jié)果進(jìn)行一定的極差處理，進(jìn)而得出試驗(yàn)的最優(yōu)水平，從而得出影響電導(dǎo)率的因素順序和最佳配比。

（2）透明電解質(zhì)的透光率。下圖1是所制備的凝膠電解質(zhì)薄膜的紫外可見光透過率，從圖1可以明顯的看出，隨著波長的不斷增加，透明凝膠電解質(zhì)的光透率實(shí)現(xiàn)降低再升高的狀態(tài)，當(dāng)波長在440nm的時(shí)候，聚合物電解質(zhì)樣品的透光率是最低的，可以下降到75%，之后又會出現(xiàn)逐漸升高的情況，透光率在最高的時(shí)候可以接近92%。另外在700nm的時(shí)候可以看出，凝膠電解質(zhì)薄膜的透光率是比較高的，這就可以對可見光區(qū)的透光性能進(jìn)行表明。

圖1 透明凝膠電解質(zhì)薄膜的紫外可見光透射光譜

（3）紫外固化時(shí)間對電導(dǎo)率的影響。將沒有固化的電解質(zhì)溶液樣品分別在紫外燈下面進(jìn)行固化10分鐘、20分鐘、30分鐘、40分鐘和50分鐘之后，對其導(dǎo)電率進(jìn)行測定。透明凝膠電解質(zhì)電導(dǎo)率在光固化時(shí)間的影響下的變化曲線，具體可以看出，電導(dǎo)率會隨著光固化時(shí)間的延長而出現(xiàn)降低的現(xiàn)象，出現(xiàn)這種情況的原因主要是紫外光會影響到聚合物鏈段，電解質(zhì)體系中的自由鏈段、支鏈的數(shù)量會變少減少，這就會影響到體系中的離子電導(dǎo)率，使其出現(xiàn)降低的情況。當(dāng)固化時(shí)間處在30分鐘以上的時(shí)候，電導(dǎo)率就會維持在一定的水平，這可以表明，固化時(shí)間的延長讓凝膠體系內(nèi)部也在趨于穩(wěn)定的狀態(tài)。

二、透明凝膠電解質(zhì)在電致變色器件中的應(yīng)用

電致變色器件的核心就是電致變色材料，在不同的氧化還原狀態(tài)下可以顯示出不同的顏色，典型的電致變色器件結(jié)構(gòu)可以如下圖2所示。它主要是由透明導(dǎo)體和離子導(dǎo)墊層來構(gòu)成。離子導(dǎo)電層就是電解質(zhì)溶液或者是具有離子導(dǎo)電性的凝膠或是聚合物薄膜，通過光固化制備的透明電解質(zhì)也是其中應(yīng)用比較廣泛的一種。電致變色層是通過各種方法進(jìn)行制備的具有電致變色性能的無機(jī)或者是有機(jī)膜材料。

圖2 典型電致變色器件結(jié)構(gòu)示意圖

電致變色器件在經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)有了一定的成果，但是有的依舊處在實(shí)驗(yàn)室的階段。對于電致變色器件來說，它的主要功能就是可以表現(xiàn)為透射可調(diào)節(jié)、反射可調(diào)節(jié)、可以信息顯示、輻射可調(diào)節(jié)。與其相對應(yīng)的期間主要是節(jié)能智能窗、防眩后視鏡、電致變色顯示器、電磁輻射屏蔽器等等。

對于電致變色節(jié)能智能窗來說，它可以應(yīng)用在建筑窗戶級或者是汽車窗戶中。它能夠根據(jù)使用者的需求來對內(nèi)部的光線進(jìn)行調(diào)節(jié)，因?yàn)楣夤袒苽涞耐该麟娊赓|(zhì)透光率和電導(dǎo)率都是不錯(cuò)的。電致變色節(jié)能智能窗主要有兩種基本的結(jié)構(gòu)，分別是夾層式和單片式結(jié)構(gòu)。。對于夾層式來說，它就是在兩層透明導(dǎo)電玻璃上的變色層和存儲層之間注入透明的電解質(zhì)離子層;單片式結(jié)構(gòu)就是在導(dǎo)電玻璃的襯底上鍍上離子存儲層和離子導(dǎo)體層、電致變色層和透明導(dǎo)電層，這兩種結(jié)構(gòu)都可以在小電壓的請情況下對室內(nèi)的光熱性能進(jìn)行動態(tài)的調(diào)節(jié)，極大的節(jié)約了電能，同時(shí)也充分利用了太陽能。

電致變色顯示器就是采用相應(yīng)的期間來制作成顯示器，這種顯示器與其他顯示器相比，具有無視盲角、對比度高，易實(shí)現(xiàn)灰度控制、制造方便且工作溫度范圍較寬、色彩豐富等優(yōu)點(diǎn)。但是目前來說，電致變色材料的響應(yīng)時(shí)間較長，因此并沒有將電致變色顯示器大規(guī)模的投入到市場當(dāng)中，還需要進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化和改進(jìn)。

三、結(jié)語

綜上所述，凝膠透明電解質(zhì)在最佳配比的情況下可以得到很好的質(zhì)量效果，它的可見光透過率和電導(dǎo)率在紫外光固化的制備條件下都能有不錯(cuò)的穩(wěn)定性，通過將制備的電解質(zhì)應(yīng)用到電致變色器件當(dāng)中，可以得到更多產(chǎn)品，對未來社會的發(fā)展具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]張躍聰，錢雨辰，王躍川.光固化制備透明電解質(zhì)及用于電致變色器件[J].塑料工業(yè)，2019，47（04）：2528.

[2]張文治，劉然，楊文飛，陳衛(wèi)星.聚乙二醇二丙烯酸酯基透明凝膠電解質(zhì)的制備及其性能研究[J].西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，34（08）：654660.

[3]董子堯，李昕.電致變色材料、器件及應(yīng)用研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報(bào)，2012，26（13）：5057.