[发明专利]一种透射型电致变色织物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种透射型电致变色织物及其制备方法。

背景技术

构建像“变色龙”一样的织物，能够随着环境变化而改变颜色和图形并融合于背景达到伪装效果，一直是人们梦寐以求的。作为一种理想的战场伪装防护产业用织物，变色织物在军事伪装上有着至关重要的意义，可广泛用于各类军事工程、阵地、武器装备及车辆等用伪装网、伪装遮障和伪装帐篷等，通过主色调斑块可变色、其它颜色斑块采用常规织物实现透气透湿的设计方案也可以批量用于服用产品如迷彩服等，并在民用上具有潜在的广阔前景。

从上世纪60年代以来，美军和日军就开始了相关研究。结合变色材料、发光材料和柔性显示器等的科学技术研究，该类织物的研究逐渐淘汰了以微型摄像机及有机发光二极管(OLED)等柔性显示材料形成具有“适景伪装”效果的面料服装系统和采用难以实现主动控制的以热、光、湿、压力等因素为诱因的变色材料及织物这两种技术路线，转向人为可控的变色织物研究，主要是通过外加小电场或电流控制实现变色，而电致变色材料及器件正是首选。

电致变色材料在外加电流或电场的作用下，发生电化学氧化或还原反应，其光学性能(透射率、反射率、吸收率和发射率等)在可见光波长范围内产生稳定的可逆变化，从而在外观上表现为颜色等光学性能的可逆变化。常用的电致变色材料包括有机和无机电致变色两大类材料。其中，无机电致变色材料已经在工业上得到广泛应用，比如WO₃已用于电致变色窗，但无机电致变色材料的缺点是制备工艺复杂、成本高、且发光颜色难调节、颜色种类较少、并难以实现柔性化。而导电聚合物作为电致变色材料，既有金属和半导体的光电性质，又兼具聚合物柔韧的机械性能和可加工性，有着优越的着色效率和快速的响应时间、颜色变化范围宽广的优点，在掺杂/脱掺杂的过程即氧化或还原的过程中，可以产生完全可逆的颜色变化，并且易于制备，从而引起人们的高度重视。在各种导电聚合物电致变色材料中，聚苯胺以其成本低、光学质量好、颜色转换快、循环可逆性好等优点倍受人们的关注。

目前，电致变色器件多为“三明治”型结构，如电致变色窗，即将电致变色层以涂层或薄膜方式夹在包含有电解质、离子储存层的两个电极之间，为了使颜色变色得以对外界展示，要求其中至少一个电极是透明电极。而目前市售的透明电极如ITO/PET等不够柔软、厚度较大188μm，其他可能的电极材料比如导电胶、PEDOT、金属网或其它导电材料等多具有颜色或其它缺点，这导致电致变色器件难以实现柔性化。

因此，提供一种具有柔性化、变色明显的变色织物及其制备方法就成为该技术领域急需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本、变色明显、人为可控、循环可逆的透射型电致变色织物及其制备方法。

本发明提供的一种透射型电致变色织物，由下至上依次包括柔性导电织物、离子储存层、电解质、电致变色聚合物和透明导电薄膜；所述柔性导电织物和透明导电薄膜分别通过导线与直流电源的电极相连接。

上述的电致变色织物中，所述电致变色聚合物可为聚苯胺类导电聚合物、聚吡咯类导电聚合物和聚噻吩类导电聚合物中至少一种。

上述的电致变色织物中，所述聚苯胺类导电聚合物和聚吡咯类导电聚合物可均按照包括如下步骤的方法制备：

将单体加入至含有掺杂剂的聚乙烯醇水溶液中，然后再加入氧化剂经反应即得；所述单体为苯胺或苯胺与其衍生物的混合物、吡咯或吡咯与其衍生物的混合物；所述聚乙烯醇水溶液的质量百分含量可为1％～10％，具体可为2.3％或3.5％，所述聚乙烯醇的聚合度可为1500～3000；所述单体、掺杂剂和氧化剂的摩尔份数比可为1∶(0.1～10)∶(1～10)，具体可为1∶2∶2、1∶2∶1.5或1∶1∶1.5。

上述的电致变色织物中，所述聚噻吩类导电聚合物可按照包括如下步骤的方法制备：

配制单体b的溶液a和氧化剂的溶液b；将所述溶液b加入至所述溶液a中进行反应即得；所述单体b为噻吩、噻吩衍生物或噻吩与其衍生物的混合物；所述溶液a的溶剂可为二氯甲烷、苯、甲苯、四氢呋喃、三氯甲烷和DMF中至少一种；所述溶液b的溶剂可为甲醇、乙醇、丙酮、乙腈和乙醚中至少一种；所述单体b与所述氧化剂的摩尔份数比可为1∶(1～20)，具体可为1∶8或1∶10。