Wolframoxid Elektrochromes Glas
Entwicklung
Elektrochrom ist die Änderung der Polarität und der Stärke eines zusätzlichen elektrischen Feldes, die eine reversible Oxidation oder Reduktion des Materials bewirkt und somit die Farbänderung bewirkt. Seit 1973, als S.K.Deb die Elektrochromie von WO3 fand, wurde es von vielen Wissenschaftlern erforscht. Bis 1987 führte die Firma Gentex diese Technologie ein, und sie wird im täglichen Leben der Menschen angewendet. Der elektrochrome Autospiegel wurde in einigen luxuriösen Autos verwendet, die mittlerweile zur Grundausstattung gewöhnlicher Autos geworden sind. Im Jahr 2011 nimmt der von Gentex hergestellte, blendfreie Autospiegel 87% des Marktanteils ein, in der Zwischenzeit kommen auch elektrochrome Gläser für Bullaugen in den Flugzeugmarkt, der Jahresumsatz kann 10 Milliarden Dollar erreichen. Gentex verwendet jedoch organisches Material für elektrochromes Glas, bei dem es sich um einen flüssigen Elektrolyten handelt. Es ist leicht herzustellen und kostengünstig. Aufgrund der Instabilität von organischem Material kann es nicht als Außenglas für Gebäude verwendet werden.
Struktur
Es gibt fünf dünne Filmschichten zwischen elektrochromen Gläsern, bei denen es sich um eine transparente leitfähige Schicht, eine elektrochrome Schicht, eine Elektrolytschicht, eine Ionenspeicherschicht und eine andere transparente leitfähige Schicht handelt.Transparente leitfähige Schicht
Eine transparente leitfähige Schicht wird als Elektrodenmaterial verwendet, das als Leiter für das Hinzufügen von Spannung zum Färben oder Bleichen der Vorrichtung dient. Seine Leitfähigkeit bestimmt die Übertragungseffizienz einer elektrochromen Vorrichtung, so dass die transparente leitfähige Schicht eine hohe Leitfähigkeit, optische Transmission und chemische Stabilität aufweisen muss. Üblicherweise wird Halbleiteroxid als Rohmaterial verwendet, unter denen ITO (Indium-Zinn-Oxid) oder Al-dotierter Zinkoxid-Dünnfilm das ideale Material ist, das häufig durch Sputtern oder Elektronenstrahlverdampfungsverfahren hergestellt wird.
Elektrochrome Schicht
Die elektrochrome Schicht ist der zentrale Teil der Vorrichtung und erfordert ein gutes optisches Kontrastverhältnis von Farbzustand und Verblassungszustand. Für das Anzeigegerät ist ein guter Farbkontrast erforderlich. Abgesehen von organischem und anorganischem Material werden anorganisches Mischmaterial, organisches Mischmaterial und organisch-anorganisches Mischmaterial als elektrochrome Schicht verwendet, wodurch die Eigenschaft der Elektrochromie verbessert und die Lebensdauer der Vorrichtung verlängert werden kann.
Ionenleiterschicht
Es ist ein wichtiger Teil einer elektrochromen Vorrichtung. Es sollte die folgenden Merkmale aufweisen: Gegenion für elektrochromes Material bereitstellen; hohe Leitfähigkeit; Der Elektrolyt sollte transparent sein, wenn das Gerät im Transmissionsmodus arbeitet. Es hat keine Korrosion auf der EC- und CE-Schicht und es gibt keine irreversible chemische Reaktion und kann leicht zu einem dünnen Film verarbeitet werden. Üblicherweise werden Flüssigelektrolyt und Festelektrolyt verwendet. Flüssiger Elektrolyt wird wegen seiner hohen Leitfähigkeit in der Forschung häufig als Ionenleiter verwendet, was eine schnellere elektrochrome Reaktion bewirken kann, ist jedoch im Gebrauch unbequem. Um das Einkapseln zu erleichtern und Korrosion zu vermeiden, verwenden wir häufig einen schnellen Ionenleiter. Festelektrolyt besitzt eine bessere Speicherkapazität für Schaltkreise und lässt sich leicht einkapseln. Die Reaktionszeit wird jedoch länger dauern.
Ionenspeicherschicht
Es gleicht elektrische Ladungen während des Farbzustands aus. Als Nachlese oder Emitter von Elektronen hat es reversible chemische Eigenschaften und Mischungsleitfähigkeit von Ionen und Elektronen. Es gibt einige Berichte über die Verwendung von Wolframoxid und Polyanilin, Wolframoxid und Titanoxid, Wolframoxid und Nickeloxid als elektrochrome Schicht, die die Färbungseffizienz der Vorrichtung verbessern und den Pulververbrauch reduzieren können.
Elektrochromischer Mechanismus
Nehmen wir als Beispiel die kathodische Färbung. Der elektrochrome Mechanismus ist, wenn auf beiden Seiten des Geräts keine Spannung anliegt, die elektrochrome Schicht transparent ist. Beim Hinzufügen von Spannung zu beiden Seiten der Vorrichtung geht das in der Ionenspeicherschicht gespeicherte Li-Ion in das Zwischenatom des dünnen WO3-Films über, der LiWO3-x bildet. Anschließend wird W6 + zu W5 + reduziert. Das Elektron absorbiert das Photon durch den Übergang von W6 + zu W5 +, was eine Verfärbung verursacht. Die chemische Gleichung lautet: WO3 + ne- + nLi + → LinWO3.