光固化制备透明电解质及用于电致变色器件

王维

摘要：透明电解质具有较多的优势，能够在较为广泛的领域内进行应用。本文主要是采用三氟甲烷磺酸锂、碳酸丙烯酯、聚乙二醇丙烯酸酯以及2，2二甲氧基2苯基苯乙酮进行均匀的混合之后，采用紫外线光固化制备的方式制备高分子的透明凝胶电解质，通过对其制备进行一定的分析和探讨，并将其应用在电致变色器件当中，进一步的对凝胶透明电解质的稳定性进行探究。

关键词：光固化制备;透明电解质;电致变色器件

凝胶透明电解质主要是因为使用了凝胶剂可以让液体电解质被束缚在交联网络之中，让体系当中也保持了与液体电解质相似的离子通道和迁移性，让其能够保证良好的导电性。对于凝胶状的透明电解质来说，它能够更好的与电极形成较好的接触面。另外，高分子的凝胶透明电解质又因为存在着易于加工成型、粘着性好并且质量较轻的优点，已经成为固体电解质的理想型材料，在电致变色器件中也有着广泛的应用，并且取得到了较好的效果。

一、光固化制备透明电解质

（一）实验部分

（1）PEGDA基透明凝胶电解质的制备。首先是要对三氟甲烷磺酸锂进行干燥处理，然后将其放置在玻璃瓶容器当中，然后加入一定量的增塑剂，通过超声震荡来将两者进行融合，进而形成均相体系。之后要将适量的PEGDA加入到上述的溶液当中，然后在手套箱中使用磁力搅拌器进行混合搅拌，最后在加入2，2二甲氧基2苯基苯乙酮进行剧烈的搅拌，一天之后就可以得到可以固化的电解质溶液，该溶液在经过一定的紫外光固化辐照之后，就会风声一定的光聚合固化反应，进而得到一定的固态聚合物电解质。

（2）测试与表征方法。采用合适的设备进行测试，主要有紫外光谱仪，可以采用波长范围在200～900nm，分辨率在01nm，采样的间距在0.5nm，通过紫外光谱仪可以对凝胶状透明电解质在不同波长下的透光率进行检测。除此之外，还要选择合适的电导率测定仪对电导率进行测定。

（二）结果与讨论

（1）透明电解质制备实验中最佳配比的确定。在对凝胶透明电解质进行制备的时候的时候，四种化学原料的加入量是对电导率产生影响的重要因素，每个因素都可以分别设置5个水平去进行试验，将所制备的凝胶点解释的电导率作为主要的考察指标，并且要对所得的结果进行一定的极差处理，进而得出试验的最优水平，从而得出影响电导率的因素顺序和最佳配比。

（2）透明电解质的透光率。下图1是所制备的凝胶电解质薄膜的紫外可见光透过率，从图1可以明显的看出，随着波长的不断增加，透明凝胶电解质的光透率实现降低再升高的状态，当波长在440nm的时候，聚合物电解质样品的透光率是最低的，可以下降到75%，之后又会出现逐渐升高的情况，透光率在最高的时候可以接近92%。另外在700nm的时候可以看出，凝胶电解质薄膜的透光率是比较高的，这就可以对可见光区的透光性能进行表明。

图1 透明凝胶电解质薄膜的紫外可见光透射光谱

（3）紫外固化时间对电导率的影响。将没有固化的电解质溶液样品分别在紫外灯下面进行固化10分钟、20分钟、30分钟、40分钟和50分钟之后，对其导电率进行测定。透明凝胶电解质电导率在光固化时间的影响下的变化曲线，具体可以看出，电导率会随着光固化时间的延长而出现降低的现象，出现这种情况的原因主要是紫外光会影响到聚合物链段，电解质体系中的自由链段、支链的数量会变少减少，这就会影响到体系中的离子电导率，使其出现降低的情况。当固化时间处在30分钟以上的时候，电导率就会维持在一定的水平，这可以表明，固化时间的延长让凝胶体系内部也在趋于稳定的状态。

二、透明凝胶电解质在电致变色器件中的应用

电致变色器件的核心就是电致变色材料，在不同的氧化还原状态下可以显示出不同的颜色，典型的电致变色器件结构可以如下图2所示。它主要是由透明导体和离子导垫层来构成。离子导电层就是电解质溶液或者是具有离子导电性的凝胶或是聚合物薄膜，通过光固化制备的透明电解质也是其中应用比较广泛的一种。电致变色层是通过各种方法进行制备的具有电致变色性能的无机或者是有机膜材料。

图2 典型电致变色器件结构示意图

电致变色器件在经过几十年的发展已经有了一定的成果，但是有的依旧处在实验室的阶段。对于电致变色器件来说，它的主要功能就是可以表现为透射可调节、反射可调节、可以信息显示、辐射可调节。与其相对应的期间主要是节能智能窗、防眩后视镜、电致变色显示器、电磁辐射屏蔽器等等。

对于电致变色节能智能窗来说，它可以应用在建筑窗户级或者是汽车窗户中。它能够根据使用者的需求来对内部的光线进行调节，因为光固化制备的透明电解质透光率和电导率都是不错的。电致变色节能智能窗主要有两种基本的结构，分别是夹层式和单片式结构。。对于夹层式来说，它就是在两层透明导电玻璃上的变色层和存储层之间注入透明的电解质离子层;单片式结构就是在导电玻璃的衬底上镀上离子存储层和离子导体层、电致变色层和透明导电层，这两种结构都可以在小电压的请情况下对室内的光热性能进行动态的调节，极大的节约了电能，同时也充分利用了太阳能。

电致变色显示器就是采用相应的期间来制作成显示器，这种显示器与其他显示器相比，具有无视盲角、对比度高，易实现灰度控制、制造方便且工作温度范围较宽、色彩丰富等优点。但是目前来说，电致变色材料的响应时间较长，因此并没有将电致变色显示器大规模的投入到市场当中，还需要进行进一步的优化和改进。

三、结语

综上所述，凝胶透明电解质在最佳配比的情况下可以得到很好的质量效果，它的可见光透过率和电导率在紫外光固化的制备条件下都能有不错的稳定性，通过将制备的电解质应用到电致变色器件当中，可以得到更多产品，对未来社会的发展具有重要意义。

参考文獻：

[1]张跃聪，钱雨辰，王跃川.光固化制备透明电解质及用于电致变色器件[J].塑料工业，2019，47（04）：2528.

[2]张文治，刘然，杨文飞，陈卫星.聚乙二醇二丙烯酸酯基透明凝胶电解质的制备及其性能研究[J].西安工业大学学报，2014，34（08）：654660.

[3]董子尧，李昕.电致变色材料、器件及应用研究进展[J].材料导报，2012，26（13）：5057.