本發(fā)明屬于智能材料，具體為一種硼基電致變色材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、電致變色材料能在外加較低的驅(qū)動(dòng)電壓或電流作用下，發(fā)生可逆的顏色變化，使材料的價(jià)態(tài)和組分發(fā)生可逆的變化，使材料的光學(xué)性能發(fā)生改變或者保持改變，同時(shí)電致變色材料還需要有很好的離子導(dǎo)電性，較高的對(duì)比度、變色效率和循環(huán)周期等電色性能，電致變色材料分為無(wú)機(jī)電致變色材料和有機(jī)電致變色材料，無(wú)機(jī)電致變色材料的典型代表是三氧化鎢，以wo3為功能材料的電致變色器件已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，而有機(jī)電致變色材料主要有聚噻吩類(lèi)及其衍生物、紫羅精類(lèi)、四硫富瓦烯、金屬酞菁類(lèi)化合物等，以紫羅精類(lèi)為功能材料的電致變色材料已經(jīng)得到實(shí)際應(yīng)用。

2、現(xiàn)有的電致變色材料在響應(yīng)速度上存在局限，變色速度慢可能無(wú)法滿(mǎn)足快速動(dòng)態(tài)控制的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種硼基電致變色材料及其制備方法和應(yīng)用，具有響應(yīng)速度快，能實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)控制的優(yōu)點(diǎn)。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種硼基電致變色材料，硼基電致變色材料由以下份數(shù)材料制備而成：硼酸鹽80—250份、硼氫化物150—300份、硼氫化鈉100—260份、硼氫化鋰50—150份、聚苯硼酸酯80—240份、水100—300份、乙醇60—120份、催化劑20—80份、表面活性劑80—180份。

3、優(yōu)選地，硼基電致變色材料具體由以下份數(shù)材料制備而成：硼酸鹽180份、硼氫化物200份、硼氫化鈉150份、硼氫化鋰90份、聚苯硼酸酯120份、水200份、乙醇80份、催化劑50份、表面活性劑110份。

4、優(yōu)選地，催化劑為氧化銅、氧化鋁與氧化鋅其中的一種，催化劑與表面活性劑的比例為2.5:6.5，表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十六烷基三甲基銨鹽與烷基苯聚氧乙烯醚其中的一種。

5、優(yōu)選地，硼酸鹽的提取步驟為：將硼砂礦石進(jìn)行破碎與磨細(xì)，研磨后的礦石再加入水進(jìn)行溶解，通過(guò)離心過(guò)濾分離溶液中的固體殘?jiān)?，從而得到含有硼酸鹽的清澈溶液，將含有硼酸鹽的溶液進(jìn)行濃縮，通過(guò)蒸發(fā)溶液中的水分使硼酸鹽開(kāi)始結(jié)晶析出，將形成的硼酸鹽晶體進(jìn)行收集，收集后，用溶劑進(jìn)行洗滌，以去除附著在晶體表面的雜質(zhì)，洗滌后的硼酸鹽晶體進(jìn)行干燥處理，隨后將干燥后的硼酸鹽晶體進(jìn)行粉碎。

6、優(yōu)選地，聚苯硼酸酯的提取步驟為：準(zhǔn)備苯酚、硼酸，硼酸與苯酚反應(yīng)形成聚苯硼酸酯，苯酚和硼酸在催化劑的作用下進(jìn)行聚合反應(yīng)，苯酚和硼酸鹽通過(guò)縮聚反應(yīng)形成聚合物鏈，這些鏈通過(guò)硼酸鹽中的硼原子進(jìn)行交聯(lián)，從而形成穩(wěn)定的聚苯硼酸酯結(jié)構(gòu)，在聚合物形成后，用溶劑將其從反應(yīng)體系中分離出來(lái)，獲得高純度的聚苯硼酸酯，將分離出的聚苯硼酸酯通過(guò)離心過(guò)濾來(lái)去除殘留的溶劑和雜質(zhì)，隨后，將其進(jìn)行干燥，以去除殘留的溶劑和水分，干燥后的聚苯硼酸酯通過(guò)熔融成型，制備成顆粒。

7、一種硼基電致變色材料的制備方法和應(yīng)用，制備方法為：

8、s1、準(zhǔn)備如下份數(shù)材料：硼酸鹽180份、硼氫化物200份、硼氫化鈉150份、硼氫化鋰90份、聚苯硼酸酯120份、水200份、乙醇80份、催化劑50份、表面活性劑110份。

9、s2、將材料合成在電場(chǎng)作用下能夠發(fā)生結(jié)構(gòu)變化的含有硼元素的有機(jī)分子；

10、s3、將合成的硼基化合物處理成薄膜狀，涂覆在透明導(dǎo)電基材上；

11、s4、檢查在電場(chǎng)作用下的變色機(jī)制，根據(jù)變色機(jī)制對(duì)分子結(jié)構(gòu)、電子態(tài)進(jìn)行調(diào)整；

12、s5、設(shè)計(jì)能提供電場(chǎng)來(lái)控制材料的變色狀態(tài)電極系統(tǒng)；

13、s6、對(duì)制備的硼基電致變色材料進(jìn)行測(cè)試，評(píng)估其在電場(chǎng)作用下的變色效果和穩(wěn)定性，根據(jù)測(cè)試結(jié)果優(yōu)化制備工藝和材料配方。

14、優(yōu)選地，s2的具體步驟為：

15、將硼酸鹽、硼氫化物、硼氫化鈉、硼氫化鋰與聚苯硼酸酯120作為起始材料；

16、加入硼試劑合成硼基有機(jī)物的前體；

17、在有機(jī)分子中引入功能團(tuán)，增加分子的響應(yīng)性和電場(chǎng)敏感性；

18、進(jìn)行金屬配位化學(xué)反應(yīng)，在電場(chǎng)作用下表現(xiàn)出不同的配位態(tài)或電子結(jié)構(gòu)；

19、對(duì)合成的硼基有機(jī)分子或配合物進(jìn)行光物理性質(zhì)的研究，包括吸收光譜、熒光光譜和電化學(xué)性質(zhì)的測(cè)定。

20、優(yōu)選地，s3的具體步驟為：

21、通過(guò)溶液制備方式來(lái)制備薄膜，選擇水和乙醇作為溶劑，將硼基化合物溶解在其中，準(zhǔn)備用于涂覆的透明導(dǎo)電基材，并對(duì)其進(jìn)行清洗，將硼基化合物的溶液通過(guò)涂覆技術(shù)涂覆到基材表面上，控制涂布速度和涂布厚度；

22、通過(guò)真空干燥將溶劑從涂覆的薄膜中去除，留下硼基化合物的薄膜；

23、對(duì)涂覆的硼基化合物薄膜進(jìn)行熱處理；

24、對(duì)制備好的硼基化合物薄膜進(jìn)行表征和測(cè)試，包括測(cè)量薄膜的厚度、透明度、電學(xué)導(dǎo)通性與光學(xué)性質(zhì)。

25、優(yōu)選地，s5的具體步驟為：

26、通過(guò)對(duì)電光特性、響應(yīng)時(shí)間與穩(wěn)定性的分析，選擇能響應(yīng)電場(chǎng)并在其變色狀態(tài)下表現(xiàn)出顯著變化的液晶材料，基于材料選擇電極系統(tǒng)，電極能夠產(chǎn)生均勻強(qiáng)度的電場(chǎng)，控制材料的變色狀態(tài)；

27、設(shè)計(jì)電源和控制系統(tǒng)，提供可調(diào)節(jié)的電場(chǎng)強(qiáng)度和方向，包括使用可調(diào)節(jié)電壓源或電流源，并確保電場(chǎng)的施加方式能夠準(zhǔn)確地控制材料的變色狀態(tài)；

28、將選擇的材料、電極和電場(chǎng)施加系統(tǒng)組裝在一起，檢查電極與材料的接觸良好；

29、對(duì)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證其能否控制材料的變色狀態(tài)；

30、根據(jù)測(cè)試結(jié)果優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

31、優(yōu)選地，應(yīng)用場(chǎng)景包括：

32、將硼基電致變色材料應(yīng)用于智能窗戶(hù)或調(diào)光玻璃中，實(shí)現(xiàn)通過(guò)調(diào)節(jié)電場(chǎng)控制窗戶(hù)的透明度，從而調(diào)節(jié)室內(nèi)的采光和隱私；

33、制備硼基電致變色材料的薄片，應(yīng)用于調(diào)光眼鏡或太陽(yáng)鏡片上，通過(guò)控制電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)鏡片的調(diào)節(jié)透光度和色彩；

34、將硼基電致變色材料集成到光電調(diào)制器件中，包括信息顯示與光電調(diào)制器，實(shí)現(xiàn)光學(xué)調(diào)制；

35、結(jié)合硼基電致變色材料的光學(xué)特性，開(kāi)發(fā)新型電子顯示器件，包括電子紙、柔性顯示器與可穿戴設(shè)備。

36、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

37、本申請(qǐng)通過(guò)添加合理的硼基材料，能使電致變色材料的響應(yīng)速度更快，變色效果更好，且能滿(mǎn)足快速動(dòng)態(tài)控制的需求。

技術(shù)特征：

1.一種硼基電致變色材料，其特征在于，硼基電致變色材料由以下份數(shù)材料制備而成：硼酸鹽80—250份、硼氫化物150—300份、硼氫化鈉100—260份、硼氫化鋰50—150份、聚苯硼酸酯80—240份、水100—300份、乙醇60—120份、催化劑20—80份、表面活性劑80—180份。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硼基電致變色材料，其特征在于，硼基電致變色材料具體由以下份數(shù)材料制備而成：硼酸鹽180份、硼氫化物200份、硼氫化鈉150份、硼氫化鋰90份、聚苯硼酸酯120份、水200份、乙醇80份、催化劑50份、表面活性劑110份。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硼基電致變色材料，其特征在于：催化劑為氧化銅、氧化鋁與氧化鋅其中的一種，催化劑與表面活性劑的比例為2.5:6.5，表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十六烷基三甲基銨鹽與烷基苯聚氧乙烯醚其中的一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硼基電致變色材料，其特征在于，硼酸鹽的提取步驟為：將硼砂礦石進(jìn)行破碎與磨細(xì)，研磨后的礦石再加入水進(jìn)行溶解，通過(guò)離心過(guò)濾分離溶液中的固體殘?jiān)瑥亩玫胶信鹚猁}的清澈溶液，將含有硼酸鹽的溶液進(jìn)行濃縮，通過(guò)蒸發(fā)溶液中的水分使硼酸鹽開(kāi)始結(jié)晶析出，將形成的硼酸鹽晶體進(jìn)行收集，收集后，用溶劑進(jìn)行洗滌去除附著在晶體表面的雜質(zhì)，洗滌后的硼酸鹽晶體進(jìn)行干燥處理，隨后將干燥后的硼酸鹽晶體進(jìn)行粉碎。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硼基電致變色材料，其特征在于：聚苯硼酸酯的提取步驟為：準(zhǔn)備苯酚、硼酸，硼酸與苯酚反應(yīng)形成聚苯硼酸酯，苯酚和硼酸在催化劑的作用下進(jìn)行聚合反應(yīng)，苯酚和硼酸鹽通過(guò)縮聚反應(yīng)形成聚合物鏈，這些鏈通過(guò)硼酸鹽中的硼原子進(jìn)行交聯(lián)，從而形成穩(wěn)定的聚苯硼酸酯結(jié)構(gòu)，在聚合物形成后，用溶劑將其從反應(yīng)體系中分離出來(lái)，將分離出的聚苯硼酸酯通過(guò)離心過(guò)濾來(lái)去除殘留的溶劑和雜質(zhì)，隨后，將其進(jìn)行干燥，以去除殘留的溶劑和水分，干燥后的聚苯硼酸酯通過(guò)熔融成型，制備成顆粒。

6.一種硼基電致變色材料的制備方法和應(yīng)用，其特征在于，制備方法為：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種硼基電致變色材料的制備方法和應(yīng)用，其特征在于，s2的具體步驟為：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種硼基電致變色材料的制備方法和應(yīng)用，其特征在于，s3的具體步驟為：

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硼基電致變色材料的制備方法和應(yīng)用，其特征在于，s5的具體步驟為：

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硼基電致變色材料的制備方法和應(yīng)用，其特征在于，應(yīng)用場(chǎng)景包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及智能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種硼基電致變色材料，硼基電致變色材料由以下份數(shù)材料制備而成：硼酸鹽80—250份、硼氫化物150—300份、硼氫化鈉100—260份、硼氫化鋰50—150份、聚苯硼酸酯80—240份、水100—300份、乙醇60—120份、催化劑20—80份、表面活性劑80—180份；一種硼基電致變色材料的制備方法和應(yīng)用，制備方法為：準(zhǔn)備材料；將材料合成為含有硼元素的有機(jī)分子；將合成的硼基化合物處理成薄膜狀，涂覆在透明導(dǎo)電基材上；檢查在電場(chǎng)作用下的變色機(jī)制，根據(jù)變色機(jī)制對(duì)分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整；設(shè)計(jì)能提供電場(chǎng)來(lái)控制材料的變色狀態(tài)電極系統(tǒng)；對(duì)制備的硼基電致變色材料進(jìn)行測(cè)試與評(píng)估。本申請(qǐng)通過(guò)添加合理的硼基材料，能使電致變色材料的響應(yīng)速度更快，變色效果更好。

技術(shù)研發(fā)人員：許生,李炘,包山虎,梁銳生,楊春林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳豪威顯示科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/12