董子尧 李 昕**
北京服装学院材料科学与工程学院
北京市服装材料研究开发与评价重点实验室 北京100029
摘 要： 用溶胶-凝胶法制备了TiO2-CeO2薄膜，紫外光谱分析与电化学测试结果显示其透过率在80%以上，电荷存储量可达9.46 mC·cm-2，循环可逆性K为95%，是一种性能优良的电荷储存材料。同时以聚(3,4-乙撑二氧噻吩)为电致变色活性材料，制备了对称结构（ITO‖PEDOT‖电解质‖PEDOT‖ITO）和非对称结构（ITO‖PEDOT‖电解质‖TiO2-CeO2‖ITO）的大面积（10×10cm2）电致变色器件，发现对比度分别为17%、23.4%，褪色响应时间则分别为0.9s和2.8s，研究表明响应时间与Li+的脱掺杂速度密切相关。
关键词： 电致变色器件；大面积；聚(3,4-乙撑二氧噻吩)；TiO2-CeO2
近年来，随着地球资源日益减少、环境污染愈发严重，节能、环保、低碳越来越受到人们的重视，智能窗(smart window)的研究及应用一直是研究的热点。人们可以利用一个比较低的电压，通过可逆调控电致变色材料的颜色来改变玻璃窗的光学性能，如光透过率，从而起到节能减排的作用.目前，美国、希腊[1]等国已经对电致变色器件的节能效果展开评价，结果显示利用这种装置可以达到节约能源44%左右.除此之外，电致变色材料还可以应用在柔性面料上，制作出人们梦寐以求的“变色龙”服饰，甚至“隐身衣”，在军事上可以用作全军人员与设备的战略伪装，以及对抗红外夜视仪的侦查[2]。电致变色材料作为一种智能材料其应用价值是不可估量的。
电致变色材料从传统的无机材料、有机小分子材料逐渐发展为如今的共轭导电聚合物材料。我们通过外加电压的变化可使共轭聚合物的掺杂过程发生变化，从而导致其光吸收峰的迁移[3]。在众多的导电聚合物变色材料中研究最多的要数聚噻吩类，其中聚(3,4-乙撑二氧噻吩)（PEDOT）具有氧化还原电位低，禁带宽度小(Eg="1.6" eV@775nm), 分子中含有较多的给电子基团等独特的结构特点，并且拥有优异的环境稳定性、高的电导率(10~1000S/cm)、良好的透明度和稳定性[4]，因而备受关注。
这方面的研究也很多，如Chao Ma[5]研制出一种变色眼镜可实现两种颜色的转变，但透明度仍需提高；Emerson da Costa Rios[6]研究了PEDOT作为离子存储层的使用情况；我们研究组[7]也成功研制出光学对比度ΔTmax 为12%，响应时间为2.8s的1×2cm2的电致变色器件，但其电致变色性能和器件的面积仍需要进一步提高以满足应用需求。本文将PEDOT用作变色材料，TiO2-CeO2用作离子存储材料，制备了两种结构的10×10cm2大面积(较之前增大约50倍)电致变色器件，即对称型SSECD（ITO‖PEDOT‖电解质‖PEDOT‖ITO）和非对称型ASECD（ITO‖PEDOT‖电解质‖TiO2-CeO2‖ITO），比较了大面积对称型器件与小尺寸对称型器件的性能差别，发现其各项性能有所提高。与此同时，比较了大面积非对称型ASECD与对称型SSECD的性能，发现使用TiO2-CeO2作离子存储层的大面积非对称型ASECD在寿命上有明显的优势，为电致变色器件走向实用化做出了积极贡献。
1 实验部分（略）
2 结果与讨论（略）
3 结论
通过制备10×10cm2的大面积SSECD和ASECD，获得了以下研究结果：
1) 用溶胶-凝胶法成功制备了透明度高的TiO2-CeO2薄膜，并且拥有9.46 mC·cm-2电荷存储量以及高达95.6%的循环可逆性，是一种性能优良的离子储存层。
2) 所制备的大面积SSECD和ASECD分别拥有17%、23.4%的对比度，后者的对比度比之前的小尺寸器件增加了约两倍。
3) 所制备的SSECD在响应时间方面比较快，而ASECD在使用寿命上有明显优势，二者可用于不同场合。
该论文收录在《第11届功能性纺织品、纳米技术及低碳纺织研讨会论文集》中
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