侧链悬挂离子液体基团的三苯胺类共轭聚合物及其电致变色性质研究

Polymeric electrochromic (PEC) materials have shown great potentials in organic electronics applications such as flexible display. Switching speed is one of the most important limitation for the development of PEC display materials. The correlation between electrolyte ion diffusion and switching speed is a significant scientific problem in the field of PEC materials. Herein, a series of triphenylamine monomers modified imidazole-based ionic liquids (IL) units are designed and synthesized by adjusting the outside units and anion species, and their corresponding polymers are prepared via electrochemical polymerization, in order to illuminate the relationship between the polymer structure and EC properties. The influence of pendent IL units on the ion diffusion process and EC switching speed will be clarified through analyzing the doping degree, distribution and diffusion coefficient of the electrolyte ion in the polymer film under doped state. EC devices are assembled to explore the PEC material structure and EC properties of devices and further provide theoretical basis for the fabrication of fast response PEC materials.

响应速度是制约聚合物电致变色（PEC）材料在柔性显示领域发展及应用的瓶颈之一，而PEC材料的响应速度与电致变色过程中电解质离子的扩散密切相关。本项目拟在共轭聚合物侧链上引入具有稳定阴阳离子的离子液体基团，从分子水平上探究离子液体基团的存在对电解质离子扩散过程及电致变色响应速度的影响规律：（1）改变三苯胺外围修饰基团、离子液体阴离子种类，设计合成系列咪唑类离子液体基团修饰的三苯胺类单体；（2）采用电化学聚合制备侧链悬挂离子液体基团的三苯胺类共轭聚合物，探究其分子结构与电致变色性质（如颜色变化、光学对比度、响应速度等）的关系；（3）研究掺杂态时聚合物薄膜中阴离子的掺杂程度、分布及离子扩散系数，阐明侧链离子液体基团的存在对电解质离子扩散过程及电致变色响应速度的影响规律；（4）组装电致变色显示器件，探索共轭聚合物材料结构与器件性能的关系，为制备快速响应的PEC材料及显示器件提供理论依据。

聚合物电致变色（PEC）材料是一类具有巨大应用前景的新型功能材料。但目前该类材料相对较慢的响应速度制约其在柔性显示领域的发展，原因在于影响电致变色响应速度的主要因素尚不明确，PEC分子结构与响应速度之间关系的理解还不够深入。本项目围绕“聚合物分子结构-电解质离子扩散过程-电致变色性质”为研究主线，以侧链悬挂离子液体基团的三苯胺类共轭聚合物为材料体系，开展外围修饰基团/掺杂阴离子种类变化、电解质离子扩散过程、电致变色响应速度和器件组装及性能等方面的一系列研究工作，发表SCI论文9篇（其中JCR一区论文7篇，TOP论文4篇），申请中国发明专利9项（授权1项），参加国内外学术交流7人次，培养已毕业研究生6名。.取得的一系列创新性成果如下：.（1）设计合成系列侧链悬挂咪唑类离子液体基团的三苯胺类共轭聚合物，系统地研究了侧链悬挂离子液体基团的聚合物分子结构与电致变色性质的关联。.（2）研究掺杂态时聚合物薄膜中阴离子的掺杂程度、分布及离子扩散系数，阐明了侧链离子液体基团的存在对电解质离子扩散过程及电致变色响应速度影响规律。.（3）组装了基于三苯胺类聚合物的电致变色器件，探索PEC材料结构与器件性能的关系，为制备快速响应、循环性能稳定的PEC材料及显示器件提供理论依据。