功能导向型含苯胺齐聚物星型刚柔两亲共聚物的可控自组装及电致变色性能研究

型电致变色/离子导体双功能型电致变色材料及器件的研究对发展新一代智能窗和信息显示器件等具有重要理论意义和实际应用前景。基于前期研究成果，本项目拟合成一系列可控链长、臂数的单分散苯胺齐聚物/PEG星型刚柔两亲共聚物，探讨刚、柔链段的长度与比例、PEG臂数、分子链形状(线形或星型)等分子结构参数及各种实验条件对自组装行为和超分子结构的影响规律，发展自组装机理，实现对自组装结构的可控制备；并以此作为同时具有电致变色和离子传导能力的双功能型电致变色材料，揭示使星型两亲共聚物中的电致变色段和离子传导段呈层状或柱状有序排列的条件和影响规律，阐明分子结构参数、超分子自组装有序结构对其电致变色性能的影响，进一步发展多功能集成、具有高效和定向离子传输通道的电致变色材料体系和器件，为新型电致变色/离子导体双功能型含苯胺齐聚物两亲共聚物电致变色材料在智能窗等节能环保及高科技和国防领域的应用提供理论和实验依据。

电致变色材料具有可调的光学性能、多色彩显示、工作电压低、大视角、能耗低等特点，在智能窗、信息显示、电子纸等领域有极大应用价值。本项目从分子设计出发，开展具有功能导向的含苯胺齐聚物星型刚柔两亲共聚物的合成及其在溶液和基片上的可控自组装，发展具有高效电子和离子传输通道、同时具有电致变色和离子传导能力的双功能型电致变色材料体系，将促进聚苯胺/苯胺齐聚物及其共聚物在各个领域的广泛应用，具有重要的学术价值和实际应用前景。取得的主要成果如下：.1)设计合成了一系列具有不同官能团和分子构型的苯胺齐聚物衍生物，其中双羧基封端苯胺四、六聚体以及羧基封端星型苯胺四聚体Tri-(Ani)4-COOH的合成与电致变色性能均未见文献报导。兼具羧基取代与星型分子构型的Tri-(Ani)4-COOH显示出优异的电致变色性能：74.2%的对比度、1.90s和2.04s的着色/褪色时间及133.3cm2 C-1的着色效率。.2)设计合成了一系列苯胺齐聚物/PEG线型和星型刚柔两亲共聚物，并以红外、核磁、质谱等测试了其结构和性能，首次制备出理想的苯胺齐聚物/PEG杂臂星型和星型嵌段共聚物TAni-b-(PEG)2、TAni-b-(PEG)3和(TAni-b-PEG)3，研究表明所合成的刚柔两亲嵌段共聚物都保留了苯胺四聚体的电活性。.3)研究了所合成苯胺齐聚物/PEG线型和星型刚柔两亲共聚物在溶液及界面上的自组装行为，获得了具有规整结构的自组装形貌，进一步考察了共聚物结构及其自组装形貌与其溶液中的电致变色性能的关系。研究表明，星型嵌段共聚物(TAni-b-PEG)3具有比文献报导的苯胺齐聚物衍生物及聚苯胺薄膜更好的电致变色性能：73.3%的对比度，318.5cm2•C-1的着色效率，及2.11s和2.14s的着色/褪色时间，是一种非常有前景的电致变色材料。这种通过构筑双功能星型嵌段共聚物有序体达到提高电致变色材料性能的目的，为研究高性能的电致变色材料及其器件提供了宝贵的研究思路。.4)研究了所合成苯胺齐聚物衍生物及其PEG嵌段共聚物膜的器件制备方法和性能，考察了其结构与其电致变色器件性能间的关系，获得了具有良好电致变色性能的自掺杂苯胺齐聚物衍生物电致变色器件。苯胺齐聚物/PEG嵌段共聚物在一定条件下能够实现软、硬段相分离，使离子运输更顺畅，缩短了着/褪色时间，嵌段共聚物的电致变色性能大大提高。