一种利用刺槐豆胶制备电致变色水凝胶的方法和电致变色水凝胶在电致变色器件中的应用

本发明属于电致变色器件，具体涉及一种利用刺槐豆胶制备电致变色水凝胶的方法和电致变色水凝胶在电致变色器件中的应用。

背景技术：

1、随着世界人口持续增长与城市化进程的加速推进，全球能源消费总量正呈现蓬勃攀升的态势。面对全球变暖的严峻挑战与能源领域的革新机遇，各类节能调控系统与低碳智能产品的开发热潮，正成为驱动全球可持续发展进程中愈发强劲的前进引擎。作为典型的变色材料，多金属氧酸盐具备良好的氧化还原活性与多电子储存能力，能够在不改变骨架结构的前提下展现出显著、可逆的颜色转换，且兼具较高的化学稳定性和紫外稳定性，已在电致变色领域受到了广泛研究。然而，由于多酸易溶解于大部分极性溶剂，在长期电化学循环中极易从极化基质或基底上迁移脱落，导致器件循环稳定性大打折扣；此外，目前多数电致变色体系不仅存在多层结构界面易分层剥离的力学缺陷，且其使用的凝胶骨架、交联剂及溶剂大多依赖于合成高分子与化学试剂，存在潜在的毒性与环保隐患。因此，亟待依托天然可降解的生物基材料与全水系绿色介质，开发一种兼具优异环保性、高机械强韧度与高循环稳定性的多酸基一体式电致变色水凝胶及器件，以全面突破现有体系在稳定性与生态安全性上的技术瓶颈。

技术实现思路

1、针对上述存在的问题，本发明提供一种利用刺槐豆胶制备电致变色水凝胶的方法和电致变色水凝胶在电致变色器件中的应用。利用刺槐豆胶和硼砂交联复合物为基体，pw12为变色物质，碘化锂为电荷平衡物种的一体式电致变色器件及其制备方法。刺槐豆胶与硼砂形成的交联网络可通过氢键有效固定pw12，同时网络结构利于离子的移动，可显著增强电致变色薄膜的结构稳定性和循环寿命。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种利用刺槐豆胶制备电致变色水凝胶的方法，按照质量分数将刺槐豆胶、硼砂溶于去离子水中，加热搅拌均匀，冷却后加入碘化锂和pw12；按照质量分数，刺槐豆胶4.22-4.26%，硼砂1.70-2.53%，碘化锂0.42-0.43%，pw128.44-8.51%，去离子水84.39-85.10%。

4、进一步的，上述的一种利用刺槐豆胶制备电致变色水凝胶的方法，具体包括如下步骤：

5、1）按照质量分数将刺槐豆胶和硼砂溶于去离子水中，加热搅拌，使刺槐豆胶和硼砂均匀溶解至去离子水中；

6、2）按所需质量依次将碘化锂、pw12加入步骤1）所得溶液中；

7、3）边搅拌边冷却，制得电致变色水凝胶。

8、更进一步的，上述的一种利用刺槐豆胶制备电致变色水凝胶的方法，步骤1）中，所述加热的温度为80-90℃。

9、上述任意一项所述的方法制得的电致变色水凝胶在电致变色器件中的应用。

10、进一步的，上述的应用，所述电致变色器件是由两块导电玻璃作为电极、中间夹入电致变色水凝胶作为变色物质构成的一体式电致变色结构。

11、更进一步的，上述的应用，所述电致变色水凝胶的厚度为30-70μm。

12、本发明的有益效果是：

13、1、本发明中使用的刺槐豆胶是一种从植物种子中提取的天然半乳甘露聚糖类高分子物质，其结构上包含极其丰富的羟基官能团，在去离子水中能够与硼砂迅速发生交联，构建出以可逆硼酸酯键和氢键共同交联的三维网络结构。这种独特的动态高分子网络不仅赋予体系优异的高透明度、高强韧性和自愈合能力，其丰富的含氧官能团与三维空间限制作用更能通过多重氢键和静电作用固定pw12，有效防止了pw12在长期电化学循环过程中的迁移、溶解与脱落；此外，该凝胶网络在水系介质中展现出极佳的相容性与保水性，能够在体系中形成均匀稳定、具有高导电率的离子通道，从而显著提升电致变色器件的响应速度、循环稳定性和光调制范围。

14、2、本发明以天然可降解的植物基高分子材料刺槐豆胶作为主体骨架，并结合去离子水与无毒稳定的无机盐及多酸复配，完全摒弃了传统电致变色器件制备中严重依赖的挥发性有机溶剂和合成化学交联剂，从根本上解决了传统工艺存在的环保隐患与毒性问题。

1.一种利用刺槐豆胶制备电致变色水凝胶的方法，其特征在于，按照质量分数将刺槐豆胶、硼砂溶于去离子水中，加热搅拌均匀，冷却后加入碘化锂和pw12；按照质量分数，刺槐豆胶4.22-4.26%，硼砂1.70-2.53%，碘化锂0.42-0.43%，pw128.44-8.51%，去离子水84.39-85.10%。

2.根据权利要求1所述的一种利用刺槐豆胶制备电致变色水凝胶的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种利用刺槐豆胶制备电致变色水凝胶的方法，其特征在于，步骤1）中，所述加热的温度为80-90℃。

4.权利要求1-3中任意一项所述的方法制得的电致变色水凝胶在电致变色器件中的应用。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述电致变色器件是由两块导电玻璃作为电极、中间夹入电致变色水凝胶作为变色物质构成的一体式电致变色结构。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述电致变色水凝胶的厚度为30-70μm。