多彩快响应离子液体聚合物/硅胶超细电泳粒子的研究

In this proposal, chromatic ionic liquid polymer/silica ultrafine electrophoretic particles(CPSPs) with high response are designed and consist of mesoporous silica, dopant of metal ions(or oxides) and ionic liquid polymer. The mesoporous silica could bring low density and good mechanical strength; the dopant of metal ions(or oxides) could supply good chroma; ionic liquid polymer will provide controllable charging performance and fast response to the applied electric field and proper density. It will be investigated that the preparation method of multicolor mesoporous silica nanocomposite particles and the following coating of ionic liquid polymer, the relationship between structure and electrophoretic performance of CPSPs, the charging mechanism of CPSPs, and display performance of microencapsulated electrophoretic display device. These studies will not only provide the theoretical and experimental results for understanding the charging mechanism of color inorganic/ionic liquid polymer electrophoretic particles and color display mechanism of microencapsulated electrophoretic display device with multi-particles, but also be propitious to the industrial application of chromatic electronic paper.

本项目提出的离子液体聚合物/硅胶超细电泳粒子结合了介孔结构、金属离子（或氧化物）掺杂改性和离子液体聚合物包覆层。介孔结构为电泳粒子提供了合适的机械强度和较低的密度；金属离子（或氧化物）掺杂改性赋予了电泳粒子适宜的色度；离子液体赋予了电泳粒子荷电性能可控的优点。本项目拟研究具有红色、绿色和蓝色介孔硅胶超细复合材料的制备方法；研究彩色快响应离子液体聚合物/硅胶超细电泳粒子的制备方法，并探索其结构与性能之间的关系；研究具有尺寸合适且均一、稳定性和机械性能良好的多粒子微胶囊的制备方法；探索具有彩色显示、快响应功能的微胶囊电泳显示技术，力争在彩色微胶囊电泳显示技术上有所突破。本项目的进行，为揭示介孔结构无机/聚合物电泳粒子显色及带电机制、多粒子微胶囊电泳显示机理等重要科学问题提供依据，亦有助于促进彩色电子纸的技术开发，为电子纸的大规模产业化应用奠定基础。

基于微胶囊电泳显示技术（电子墨水技术）的电子纸在光学和机械特性上与传统纸张最为接近，具有类似纸张的舒适阅读性、柔性显示、超薄轻便、超低功耗等优点，受到了研究者的广泛关注。. 本项目采用反相微乳液-溶胶凝胶-溶剂热法制备了白色、蓝色、绿色、红色无机纳米粒子。然后，通过改性在纳米粒子表面包覆了离子液体聚合物，从而赋予纳米粒子表面电荷、电量的可调节性，获得快速电场响应的彩色电泳粒子。所制备的电泳粒子具有球形度好、粒度均一性好、颜色接近标准光谱色、电泳淌度高、电场响应速度快等优良性能。. TX-100的多分散性对反相微乳液结构影响很大。当以TX-100（n=5-10）为表面活性剂时，胶束界面具有有序排布结构，有利于结构规整的硅胶纳米粒子的形成。所制备的硅胶纳米粒子具有良好的球形度、单分散性和白色色度。其密度约1.81 g/cm3，适合用作白色电泳粒子或载体。.采用表面嫁接或表面溶液聚合的方法将离子液体或离子液体聚合物负载于硅胶纳米粒子表面制备电泳粒子。改性前后，硅胶纳米粒子仍能保持良好的球形度和单分散性，表面亲油性显著提高，有利于改善其在有机分散介质中的相容性和分散稳定性。在厚度为0.2 mm的电泳显示器件中，其响应时间降低至190-155 ms，低于文献报道和目前商品化的电泳显示屏。. 采用原位生成法将铝酸钴/钛酸钴/氧化铁等无机化合物沉积在硅胶纳米粒子表面可获得蓝色/绿色/红色无机复合物纳米粒子，其中蓝色无机纳米粒子球形度及单分散性均良好、色度接近于蓝色光谱色。采用离子液体聚合物包覆铝酸钴/硅胶为蓝色电泳粒子构建简易电泳显示器件，电泳淌度可达6.17×10-7 cm2/Vs，电场响应时间为165ms，快于市售产品及文献报道数据。. 采用复凝聚法制备了以明胶-阿拉伯胶为壁材的微胶囊，所制备微胶囊包覆率较好，但是粒径分布稍宽。. 在国内外重要学术刊物Dyes and Pigments、RSC Advances、Materials Letters、精细化工、Soft Matter等上发表标注基金委资助的论文5篇，申请专利2篇，培养学生4人。