Page 87 - 《精细化工》2023年第8期

第 8 期 汤 朋，等: NIPAM 改性 PEDOT:PSS 导电聚合物的制备及在电致变色器件中的应用 ·1701·

图 4 中，0 代表纯 PEDOT:PSS 导电聚合物薄膜， 压作为驱动电压加至器件的两个电极上，在驱动电
在可见光范围内平均透光率在 85%左右，而改性后 压作用下，器件从黄色转变为绿色。图 6 是两种电
NIPAM 摩尔分数为 10%和 15%的 PEDOT:P(SS- 致变色器件变色前后在可见光波段的透光率。由图
co-NIPAM)导电薄膜透光率略有下降，但平均透光 6 可知，两种电致变色器件均在 535 nm 处具有最大
率仍在 80%左右，说明改性后的导电薄膜其透光率 光学对比度（ΔT）。
的变化较小。
综合导电薄膜的电导率、水接触角和透光率结
果，发现 NIPAM 摩尔分数为 15%时，薄膜的疏水
性相对较好，电导率与透光率与未改性的 PEDOT:
PSS 薄膜相似，因此，选择该比例的薄膜作为离子
储存层，应用于柔性电致变色器件。
2.5 导电薄膜弯折稳定性分析
通过弯曲实验对 NIPAM 摩尔分数为 15%的
PEDOT:P(SS-co-NIPAM)导电薄膜的柔性进行测试。
图5 是弯曲1000 次后该导电薄膜与未改性 PEDOT:PSS
薄膜的方阻变化。

a—PEDOT:PSS；b—PEDOT:P(SS-co-NIPAM)
图 6 电致变色器件变色前后的透光率
Fig. 6 Transmittance of electrochromic device before and
after color change
图 5 PEDOT:PSS 和 PEDOT:P(SS-co-NIPAM)（NIPAM
摩尔分数为 15%）导电薄膜样品弯曲实验方阻变化 为了得到电致变色器件的变色响应时间，将紫
Fig. 5 Variation of square resistance in bending experiment 外-可见分光光度计与电化学工作站联用，设定测试
of PEDOT:PSS and PEDOT:P(SS-co-NIPAM) (NIPAM 波长为 535 nm，以 20 s 为一个循环周期，连续施加
mole fraction 15%) conductive films
+2.0 V 和–2.0 V 的电压，使器件变色后在一段时间
由图 5 可知，两种导电薄膜的方阻均随着弯曲 内保持稳定。待器件透光率变化稳定，选择其中一
次数的增加而逐渐增大。经过 800 次弯曲后，PEDOT: 个循环周期，如图 7a 所示。根据图 7a 计算可知，
P(SS-co-NIPAM)导电薄膜的方阻从 7.08 kΩ/sq 增加 以 PEDOT:PSS 作为离子储存层的电致变色器件的
至 9.90 kΩ/sq，1000 次弯曲后导电薄膜的方阻增至 ΔT 为 7.40%。电致变色器件的响应时间为 ΔT 变化
12.79 kΩ/sq，与初始相比，方阻增加了 5.71 kΩ/sq。 90%所用的时间，PEDOT:PSS 电致变色器件从原始
而未改性的 PEDOT:PSS 导电薄膜经过 800 次弯曲 的黄色变为绿色的响应时间（t c ）为 1.67 s，从绿色
后，方阻从 6.03 kΩ/sq 增至 11.27 kΩ/sq，1000 次弯 变为黄色的响应时间（t b ）为 1.37 s。

曲后，薄膜的方阻增加至 16.63 kΩ/sq，与初始相比
方阻增加 10.60 kΩ/sq。这说明引入 NIPAM 后导电
薄膜柔韧性提高，在弯曲过程中方阻变化幅度小于
未改性的 PEDOT:PSS 薄膜。
2.6 电致变色器件的光学对比度与响应时间分析
分别以 NIPAM 摩尔分数为 15%的 PEDOT:
P(SS-co-NIPAM)导电薄膜和未改性的 PEDOT:PSS
导电薄膜作为离子储存层制备电致变色器件，比较
二者的光学对比度与响应时间。将+2.0 V 的直流电