一种硼基电致变色材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于智能材料，具体为一种硼基电致变色材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、电致变色材料能在外加较低的驱动电压或电流作用下，发生可逆的颜色变化，使材料的价态和组分发生可逆的变化，使材料的光学性能发生改变或者保持改变，同时电致变色材料还需要有很好的离子导电性，较高的对比度、变色效率和循环周期等电色性能，电致变色材料分为无机电致变色材料和有机电致变色材料，无机电致变色材料的典型代表是三氧化钨，以wo3为功能材料的电致变色器件已经产业化，而有机电致变色材料主要有聚噻吩类及其衍生物、紫罗精类、四硫富瓦烯、金属酞菁类化合物等，以紫罗精类为功能材料的电致变色材料已经得到实际应用。

2、现有的电致变色材料在响应速度上存在局限，变色速度慢可能无法满足快速动态控制的需求。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种硼基电致变色材料及其制备方法和应用，具有响应速度快，能实现快速动态控制的优点。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种硼基电致变色材料，硼基电致变色材料由以下份数材料制备而成：硼酸盐80—250份、硼氢化物150—300份、硼氢化钠100—260份、硼氢化锂50—150份、聚苯硼酸酯80—240份、水100—300份、乙醇60—120份、催化剂20—80份、表面活性剂80—180份。

3、优选地，硼基电致变色材料具体由以下份数材料制备而成：硼酸盐180份、硼氢化物200份、硼氢化钠150份、硼氢化锂90份、聚苯硼酸酯120份、水200份、乙醇80份、催化剂50份、表面活性剂110份。

4、优选地，催化剂为氧化铜、氧化铝与氧化锌其中的一种，催化剂与表面活性剂的比例为2.5:6.5，表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基铵盐与烷基苯聚氧乙烯醚其中的一种。

5、优选地，硼酸盐的提取步骤为：将硼砂矿石进行破碎与磨细，研磨后的矿石再加入水进行溶解，通过离心过滤分离溶液中的固体残渣，从而得到含有硼酸盐的清澈溶液，将含有硼酸盐的溶液进行浓缩，通过蒸发溶液中的水分使硼酸盐开始结晶析出，将形成的硼酸盐晶体进行收集，收集后，用溶剂进行洗涤，以去除附着在晶体表面的杂质，洗涤后的硼酸盐晶体进行干燥处理，随后将干燥后的硼酸盐晶体进行粉碎。

6、优选地，聚苯硼酸酯的提取步骤为：准备苯酚、硼酸，硼酸与苯酚反应形成聚苯硼酸酯，苯酚和硼酸在催化剂的作用下进行聚合反应，苯酚和硼酸盐通过缩聚反应形成聚合物链，这些链通过硼酸盐中的硼原子进行交联，从而形成稳定的聚苯硼酸酯结构，在聚合物形成后，用溶剂将其从反应体系中分离出来，获得高纯度的聚苯硼酸酯，将分离出的聚苯硼酸酯通过离心过滤来去除残留的溶剂和杂质，随后，将其进行干燥，以去除残留的溶剂和水分，干燥后的聚苯硼酸酯通过熔融成型，制备成颗粒。

7、一种硼基电致变色材料的制备方法和应用，制备方法为：

8、s1、准备如下份数材料：硼酸盐180份、硼氢化物200份、硼氢化钠150份、硼氢化锂90份、聚苯硼酸酯120份、水200份、乙醇80份、催化剂50份、表面活性剂110份。

9、s2、将材料合成在电场作用下能够发生结构变化的含有硼元素的有机分子；

10、s3、将合成的硼基化合物处理成薄膜状，涂覆在透明导电基材上；

11、s4、检查在电场作用下的变色机制，根据变色机制对分子结构、电子态进行调整；

12、s5、设计能提供电场来控制材料的变色状态电极系统；

13、s6、对制备的硼基电致变色材料进行测试，评估其在电场作用下的变色效果和稳定性，根据测试结果优化制备工艺和材料配方。

14、优选地，s2的具体步骤为：

15、将硼酸盐、硼氢化物、硼氢化钠、硼氢化锂与聚苯硼酸酯120作为起始材料；

16、加入硼试剂合成硼基有机物的前体；

17、在有机分子中引入功能团，增加分子的响应性和电场敏感性；

18、进行金属配位化学反应，在电场作用下表现出不同的配位态或电子结构；

19、对合成的硼基有机分子或配合物进行光物理性质的研究，包括吸收光谱、荧光光谱和电化学性质的测定。

20、优选地，s3的具体步骤为：

21、通过溶液制备方式来制备薄膜，选择水和乙醇作为溶剂，将硼基化合物溶解在其中，准备用于涂覆的透明导电基材，并对其进行清洗，将硼基化合物的溶液通过涂覆技术涂覆到基材表面上，控制涂布速度和涂布厚度；

22、通过真空干燥将溶剂从涂覆的薄膜中去除，留下硼基化合物的薄膜；

23、对涂覆的硼基化合物薄膜进行热处理；

24、对制备好的硼基化合物薄膜进行表征和测试，包括测量薄膜的厚度、透明度、电学导通性与光学性质。

25、优选地，s5的具体步骤为：

26、通过对电光特性、响应时间与稳定性的分析，选择能响应电场并在其变色状态下表现出显著变化的液晶材料，基于材料选择电极系统，电极能够产生均匀强度的电场，控制材料的变色状态；

27、设计电源和控制系统，提供可调节的电场强度和方向，包括使用可调节电压源或电流源，并确保电场的施加方式能够准确地控制材料的变色状态；

28、将选择的材料、电极和电场施加系统组装在一起，检查电极与材料的接触良好；

29、对设计的系统进行测试，验证其能否控制材料的变色状态；

30、根据测试结果优化系统设计。

31、优选地，应用场景包括：

32、将硼基电致变色材料应用于智能窗户或调光玻璃中，实现通过调节电场控制窗户的透明度，从而调节室内的采光和隐私；

33、制备硼基电致变色材料的薄片，应用于调光眼镜或太阳镜片上，通过控制电场实现镜片的调节透光度和色彩；

34、将硼基电致变色材料集成到光电调制器件中，包括信息显示与光电调制器，实现光学调制；

35、结合硼基电致变色材料的光学特性，开发新型电子显示器件，包括电子纸、柔性显示器与可穿戴设备。

36、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

37、本申请通过添加合理的硼基材料，能使电致变色材料的响应速度更快，变色效果更好，且能满足快速动态控制的需求。

技术特征：

1.一种硼基电致变色材料，其特征在于，硼基电致变色材料由以下份数材料制备而成：硼酸盐80—250份、硼氢化物150—300份、硼氢化钠100—260份、硼氢化锂50—150份、聚苯硼酸酯80—240份、水100—300份、乙醇60—120份、催化剂20—80份、表面活性剂80—180份。

2.根据权利要求1所述的硼基电致变色材料，其特征在于，硼基电致变色材料具体由以下份数材料制备而成：硼酸盐180份、硼氢化物200份、硼氢化钠150份、硼氢化锂90份、聚苯硼酸酯120份、水200份、乙醇80份、催化剂50份、表面活性剂110份。

3.根据权利要求1所述的硼基电致变色材料，其特征在于：催化剂为氧化铜、氧化铝与氧化锌其中的一种，催化剂与表面活性剂的比例为2.5:6.5，表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基铵盐与烷基苯聚氧乙烯醚其中的一种。

4.根据权利要求1所述的硼基电致变色材料，其特征在于，硼酸盐的提取步骤为：将硼砂矿石进行破碎与磨细，研磨后的矿石再加入水进行溶解，通过离心过滤分离溶液中的固体残渣，从而得到含有硼酸盐的清澈溶液，将含有硼酸盐的溶液进行浓缩，通过蒸发溶液中的水分使硼酸盐开始结晶析出，将形成的硼酸盐晶体进行收集，收集后，用溶剂进行洗涤去除附着在晶体表面的杂质，洗涤后的硼酸盐晶体进行干燥处理，随后将干燥后的硼酸盐晶体进行粉碎。

5.根据权利要求1所述的硼基电致变色材料，其特征在于：聚苯硼酸酯的提取步骤为：准备苯酚、硼酸，硼酸与苯酚反应形成聚苯硼酸酯，苯酚和硼酸在催化剂的作用下进行聚合反应，苯酚和硼酸盐通过缩聚反应形成聚合物链，这些链通过硼酸盐中的硼原子进行交联，从而形成稳定的聚苯硼酸酯结构，在聚合物形成后，用溶剂将其从反应体系中分离出来，将分离出的聚苯硼酸酯通过离心过滤来去除残留的溶剂和杂质，随后，将其进行干燥，以去除残留的溶剂和水分，干燥后的聚苯硼酸酯通过熔融成型，制备成颗粒。

6.一种硼基电致变色材料的制备方法和应用，其特征在于，制备方法为：

7.根据权利要求6所述的一种硼基电致变色材料的制备方法和应用，其特征在于，s2的具体步骤为：

8.根据权利要求6所述的一种硼基电致变色材料的制备方法和应用，其特征在于，s3的具体步骤为：

9.根据权利要求6所述的硼基电致变色材料的制备方法和应用，其特征在于，s5的具体步骤为：

10.根据权利要求6所述的硼基电致变色材料的制备方法和应用，其特征在于，应用场景包括：

技术总结本发明涉及智能材料技术领域，具体公开了一种硼基电致变色材料，硼基电致变色材料由以下份数材料制备而成：硼酸盐80—250份、硼氢化物150—300份、硼氢化钠100—260份、硼氢化锂50—150份、聚苯硼酸酯80—240份、水100—300份、乙醇60—120份、催化剂20—80份、表面活性剂80—180份；一种硼基电致变色材料的制备方法和应用，制备方法为：准备材料；将材料合成为含有硼元素的有机分子；将合成的硼基化合物处理成薄膜状，涂覆在透明导电基材上；检查在电场作用下的变色机制，根据变色机制对分子结构进行调整；设计能提供电场来控制材料的变色状态电极系统；对制备的硼基电致变色材料进行测试与评估。本申请通过添加合理的硼基材料，能使电致变色材料的响应速度更快，变色效果更好。技术研发人员：许生,李炘,包山虎,梁锐生,杨春林受保护的技术使用者：深圳豪威显示科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12