聚苯胺及其衍生物电致变发射率薄膜的制备与性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:happykaijie1990
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电致变色材料是一种通过外界施加电信号,材料的光学特征响应并发生显著变化的材料。材料光学特征的变化包括材料的反射率、透过率、红外发射率以及材料颜色的变化。目前,电致变色材料还广泛的应用于航天器智能热控,可将电致变色材料如聚苯胺、聚吡咯等制备成智能热控涂层,铺展在航天器表面,与传统的热控方式相比,既提高了航天器的安全性,又有效的减轻了航天器的质量。本文采用电化学方法中的恒电流法制备了硫酸掺杂处理的聚苯胺薄膜,并对电沉积聚苯胺薄膜的性能进行了研究分析。又通过使用邻卤代苯胺与苯胺单体共聚的方式制备聚苯胺二元共聚薄膜,来对纯聚苯胺薄膜进行改性处理,并对制备的聚苯胺与邻卤代苯胺二元共聚薄膜的性能进行研究分析。确定好了两类单层膜的最优制备工艺后,组装了两类电致变发射率器件,并综合比较了两类器件性能的差异。采用恒电流法成功的在镀金尼龙薄膜上制备出可循环变色的聚苯胺薄膜。当硫酸与苯胺单体的浓度比为6:1时成膜状况良好。通过对薄膜的形貌表征,发现聚苯胺的微观结构为网状交联结构;对在不同聚合电量下制备的聚苯胺进行电化学性能测试,发现聚苯胺在循环过程中呈现的是醌式结构与苯式结构交替变化;对聚苯胺薄膜进行红外发射率测试,发现在聚合电量为3.0C时的聚苯胺薄膜在红外波段的调节幅度最大,可达31%。通过恒电流聚合的方法让聚苯胺及邻卤代苯胺进行二元共聚,成功制备了聚苯胺及其衍生物的二元共聚物,以实现对聚苯胺改性的目的。当硫酸与苯胺单体、邻卤代苯胺单体的比为10:1:2是制备的薄膜,成膜情况良好;比较三种二元共聚薄膜的SEM照片可以发现三种薄膜的微观形貌差异明显。发现在外界施加不同的电压下,制备的二元共聚薄膜在可见光波段会呈现出不同的颜色变化;在红外波段,二元共聚薄膜的红外发射率调节能力也各不相同;发现当聚合电量为4.8C时,聚苯胺与邻氟苯胺二元共聚薄膜的发射能量变化率最大,可达34%。以聚苯胺及其衍生物电致变发射率薄膜为基础,进行了电致变色器件的组装,并对组装后器件的电致变色性能、循环稳定性、红外变发射率性能进行深入的分析与研究。对比单层膜的红外发射率调节能力,二元共聚薄膜的调节幅度大于纯聚苯胺单层膜的调节幅度。发现使用红外发射率调节能力较大的聚苯胺与邻氟苯胺二元共聚单层膜制备的器件的红外发射率调节能力较差,循环性能也较差;使用纯聚苯胺薄膜组装的电致变发射率器件的红外发射率调节能力较好,在2.5-25μm波段下,ε的变化率可达27%,且循环稳定性良好。
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