Verre électrochromique en oxyde de tungstène

Développement

Les changements de polarité et de force du champ électrique supplémentaire provoquent une oxydation ou une réduction réversible du matériau, entraînant ainsi des changements de couleur. Depuis 1973, date à laquelle S.K.Deb a découvert le composé électrochromique de WO3, de nombreux scientifiques l'ont étudié. Jusqu’en 1987, la société Gentex avait introduit cette technologie et s’appliquait dans la vie quotidienne des gens. Le rétroviseur électrochrome était utilisé dans certaines voitures de luxe, qui sont maintenant devenues la configuration de base des voitures classiques. En 2011, les rétroviseurs automobiles fabriqués par Gentex détiennent 87% du marché, tandis que les verres électrochromiques pour hublots d’avion sont également commercialisés. Les ventes annuelles atteignent 10 milliards de dollars. Cependant, Gentex utilise un matériau organique pour le verre électrochrome qui est un électrolyte liquide. Il est facile à produire et à faible coût. En raison de l'instabilité de la matière organique, elle ne peut pas être utilisée comme verre d'extérieur pour la construction

Structure

Il existe cinq couches minces entre les verres électrochromiques: couche conductrice transparente, couche électrochrome, couche d'électrolyte, couche de stockage d'ions et une autre couche conductrice transparente.

Couche conductrice transparente

La couche conductrice transparente est utilisée comme matériau d’électrode servant de conducteur pour l’ajout de tension lors de la coloration ou du blanchiment du dispositif. Sa conductivité détermine l'efficacité de transfert du dispositif électrochrome. La couche conductrice transparente doit donc présenter une conductivité, une transmission optique et une stabilité chimique élevées. On utilise généralement comme matériau brut de l'oxyde semi-conducteur, parmi lesquels le film mince d'oxyde de zinc ITO (oxyde d'étain-indium) ou dopé à l'aluminium est le matériau idéal, souvent préparé par pulvérisation ou par évaporation par faisceau d'électrons.

Couche électrochromique

La couche électrochromique est la partie centrale de l’appareil, elle nécessite un bon rapport de contraste optique entre l’état coloré et l’état atténué. Pour le périphérique d’affichage, le contraste des couleurs est important. Sauf en ce qui concerne les matériaux organiques et inorganiques, on utilise comme couche électrochromique un matériau de mélange inorganique, un matériau de mélange organique et un matériau de mélange organique-inorganique. Cela peut améliorer les propriétés de l'électrochromisme et prolonger la durée de vie du dispositif .。

Couche de conducteur d'ions

C’est une partie importante du dispositif électrochrome. Il devrait avoir les caractéristiques suivantes: fournir une gegenion pour le matériel électrochrome; haute conductivité; l'électrolyte doit être transparent lorsque le dispositif est utilisé en mode transmission; il n'a pas de corrosion sur les couches CE et CE et il n'y a pas de réaction chimique irréversible et peut être transformé en film mince facilement. L'électrolyte liquide et l'électrolyte solide sont couramment utilisés. L'électrolyte liquide est largement utilisé dans la recherche en tant que conducteur ionique pour sa conductivité élevée qui peut permettre une réaction électrochromique plus rapide, mais son utilisation est peu pratique. Afin de faciliter l'encapsulation et d'éviter la corrosion, nous utilisons souvent un conducteur ionique rapide. L'électrolyte solide a une meilleure capacité de mémoire de circuit et est facile à encapsuler, mais le temps de réaction sera plus long.

Couche de stockage ionique

Il équilibre les charges électriques pendant l’état de coloration. En tant que glan ou émetteur d'électron, il possède une propriété chimique réversible et une conductivité de mélange ion-électron. Il existe des rapports sur l'utilisation de l'oxyde de tungstène et de la polyaniline, de l'oxyde de tungstène et de l'oxyde de titane, de l'oxyde de tungstène et de l'oxyde de nickel en tant que couche électrochrome, qui peut améliorer l'efficacité de coloration du dispositif et réduire la consommation de poudre.

Mécanisme électrochromique

Prenons l'exemple de la coloration cathodique. Par mécanisme électrochrome, il n'y a pas de tension ajoutée des deux côtés du dispositif, la couche électrochrome est transparente. Lors de l'ajout de tension aux deux côtés du dispositif, l'ion Li stocké dans la couche de stockage d'ions passe dans l'atome interstitiel du film mince WO3 qui forme LiWO3-x, puis W6 + est réduit en W5 +, un électron absorbe les photons par transition de W6 + à W5 +, ce qui provoque une décoloration. L'équation chimique est: WO3 + ne- + nLi + → LinWO3.