摘要: 随着我国新型城镇化的不断建设，建筑能耗持续攀升，针对公共建筑运行中制冷、制热和照明能耗较高的问题，多种新型建筑节能技术应运而生，其中能够动态调节光热的电致变色智能热控技术和材料备受研究者和市场的关注。目前无机电致变色材料已实现智能... 展开 随着我国新型城镇化的不断建设，建筑能耗持续攀升，针对公共建筑运行中制冷、制热和照明能耗较高的问题，多种新型建筑节能技术应运而生，其中能够动态调节光热的电致变色智能热控技术和材料备受研究者和市场的关注。目前无机电致变色材料已实现智能窗的产品化和商业化，而有机电致变色材料的智能窗却进展缓慢，特别是有机材料的价格高昂、制备工艺的复杂性及循环稳定性差制约了进一步的应用。所以本研究以聚3-甲基噻吩薄膜为研究对象，通过对成膜过程的预处理和后处理、与其他单体的共聚、纳米结构构筑等手段，最终得到了可多色电致变色、循环稳定性好且制备工艺简单的薄膜，并探索了循环稳定性与结构变化的关系。 使用恒电流密度法直接生长聚3-甲基噻吩薄膜，发现其均匀性较差，根本原因为瞬时成核生长机理造成的成核不均匀。基于Brownian动力学模型，提出了电化学预成核方法生长薄膜，即选择75mA/cm2生长0.2s成核，再使用4mA/cm2继续生长。提高了薄膜的均匀性，使均方根粗糙度从0.086降低到了0.024。通过控制生长时间可有效地控制薄膜厚度，可从100nm增长到1.5±0.2μm。薄膜的电致变色性能受厚度影响，透过率最大（1050nm处）可从18%变化为94%，对比度为76%，循环400圈后对比度保留46.2%。另探索了热处理温度对预成核PMeT薄膜的影响，经热处理后的PMeT薄膜导电性和循环稳定性均提高。其中150℃热处理2h的PMeT薄膜的对比度在循环400圈之后保留了84%，着色时间为1.4s，褪色时间为0.5s。 在EDOT与MeT的混合电解液中，使用恒压法共聚合制备了P(EDOT-MeT)薄膜。分别研究了单体比例、聚合电压和聚合时间对薄膜结构、成分及电致变色性能的影响并得出了优化的聚合工艺，在EDOT：MeT单体比例为3：100的电解液中，恒压2.0V聚合30s制备的薄膜均匀性好、致密性高、厚度可控并保留了多色的变化。特别是共聚物薄膜的电致变色稳定性得到了进一步地提升，循环寿命延长到1000圈，循环后对比度保留了98.7%。但是响应速度变慢，着褪色时间分别为2.5s和2.2s。 在聚苯乙烯小球模板的空隙处使用电化学共聚法沉积P(EDOT-MeT)，再化学刻蚀PS模板得到多孔结构的薄膜。其孔状结构完好且互通，孔径随球直径变化，分别约为700nm、500nm和400nm。其中，700nmP(EDOT-MeT)多孔薄膜对比度最大，在1050nm处为69.9%；500nmP(EDOT-MeT)多孔薄膜响应最快，着褪色时间为0.44s和0.73s。多孔薄膜3000圈之后仍具有较好的变色响应，发现其对比度在循环过程中呈三段速式的阶段衰减。类比同孔径多孔结构的PEDOT，提出该结构有“离子捕获-沉积物出现-沉积物覆盖满表面”变化的机理，分别对应其对比度的非匀速衰减。最后对比薄膜在循环中的形貌和成分变化，验证了多孔P(EDOT-MeT)的对比度符合该变化机理。 收起