【摘 要】
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电致变色（EC）是材料在外电场作用下发生氧化还原反应后的可逆光学变化现象,其在智能窗户、显示器、太阳镜、电子皮肤和军用伪装等领域有广泛的应用。当前,EC在应用中面临材料的稳定性差以及颜色的单一化制约。为了提高EC器件的稳定性以及颜色的多样性,研究者们做了大量的工作。在众多的无机和有机EC材料中,聚苯胺（PANI）由于具有苯环和氮的共轭结构,可以沿整个分子链引入π电子体系,获得良好的电导率,是一种极
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电致变色（EC）是材料在外电场作用下发生氧化还原反应后的可逆光学变化现象,其在智能窗户、显示器、太阳镜、电子皮肤和军用伪装等领域有广泛的应用。当前,EC在应用中面临材料的稳定性差以及颜色的单一化制约。为了提高EC器件的稳定性以及颜色的多样性,研究者们做了大量的工作。在众多的无机和有机EC材料中,聚苯胺（PANI）由于具有苯环和氮的共轭结构,可以沿整个分子链引入π电子体系,获得良好的电导率,是一种极好的候选EC材料。PANI在不同电势下具有不同的氧化态,使其颜色呈现多色变化。同时,PANI还具有合成简单、成本低以及响应时间快等优点。然而,由于PANI分子在氧化还原过程中骨架断裂,可溶性低分子量产物的生成和/或聚合链的破坏,导致PANI的EC循环稳定性较差。同时,PANI的聚集和形态的改变会导致电解液离子在电解过程中结晶扩散路径和/或插层/脱层（充放电）过程的改变。因此,研究高稳定性的多色EC器件成为该领域的重要方向之一。本论文针对PANI基材料EC光谱调制范围小,循环稳定性差等难题,提出通过材料结构设计和有机多价离子驱动策略,协同调控PANI基EC性能。通过不同的沉积方式制备出不同形貌的EC薄膜,系统评价薄膜EC性能,发展制备高循环稳定性PANI基EC薄膜的制备方法。通过探索基于锌离子有机溶液的PANI的EC性能,建立锌离子有机溶液与PANI薄膜EC性能间的物理机制,最终制备出性能稳定的EC器件。本论文的研究工作将分为以下三部分进行:1.采用不同的电沉积方法制备了不同形貌的聚苯胺电沉积膜,研究了聚苯胺电沉积膜的形貌与电沉积性能之间的关系。研究发现,由脉冲沉积出来的PANI薄膜呈现出颗粒状,与ITO基底有着很强的附着力。在780 nm处脉冲沉积薄膜的光学调制范围为76%,着色时间和褪色时间分别为3.3 s和2.7 s。为经过1000次循环后,光谱调制范围仍然能保持原始的41.7%。2.探索水系锌离子电解液与锌离子有机溶液对PANI薄膜EC性能的影响及其物理机制。通过探索基于锌离子有机溶液的PANI的EC性能,我们获得了快速切换时间（τc/τb=2.0/2.4 s）、高光学对比度（72.2%）、高着色效率(205 cm C-1)和良好的循环稳定性（10,000次循环后光学对比度仍保持92.7%）。在有机Zn2+电解液中,PANI阴极还具有多种颜色的电致变色（浅黄色、绿色和深绿色）,在0.1 A m-2的电流密度下具有26.4 m Ah m-2的高比电容和72.2%的光谱调制范围。即使在8倍的电流密度增加下,仍能保持86.4%的容量和81.3%的光谱调制率。3.制备了基于锌离子有机溶液的高稳定性多色EC器件。器件具有良好的电致变色性能（高光学对比度65.7%,10,000次循环后光学对比度仍保持83.0%）。PANI基EC器件具有良好的EC性能与储能性能,这种稳定的多色电子元器件性能和储能能力期有望成为未来有潜力的智能电子元器件。
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