Vetro elettrocromico all'ossido di tungsteno

Lo sviluppo

L'elettrocromia è il cambiamento di polarità e forza del campo elettrico extra che provoca l'ossidazione reversibile o la riduzione del materiale, causando così i cambiamenti di colore. Dal 1973, quando S.K.Deb ha trovato l'elettrocromico di WO3, è stato studiato da molti scienziati. Fino al 1987, la società Gentex ha introdotto questa tecnologia e viene applicata nella vita quotidiana delle persone, lo specchio auto elettrocromico è stato utilizzato in alcune auto di lusso che ora è diventata la configurazione di base delle auto comuni. Nel 2011, lo specchietto auto senza abbagliamento prodotto da Gentex prende l'87% della quota di mercato, nel frattempo arrivano sul mercato anche gli occhiali elettrocromici per l'oblò aereo, le vendite annuali possono raggiungere i 10 miliardi di dollari. Tuttavia, Gentex utilizza materiale organico per il vetro elettrocromico che è elettrolita liquido. È facile da produrre e di basso costo. A causa dell'instabilità del materiale organico, non può essere applicato come vetro esterno per la costruzione.

Struttura

Ci sono cinque strati di film sottili tra gli occhiali elettrocromici che sono uno strato conduttivo trasparente, uno strato elettrocromico, uno strato di elettrolita, uno strato di accumulo di ioni e un altro strato conduttivo trasparente.

Strato conduttivo trasparente

Lo strato conduttivo trasparente viene utilizzato come materiale elettrodico che funge da conduttore per aggiungere tensione alla colorazione o allo sbiancamento del dispositivo. La sua conduttività determina l'efficienza di trasferimento del dispositivo elettrocromico, quindi lo strato conduttivo trasparente deve avere un'elevata conduttività, trasmissione ottica e stabilità chimica. Di solito l'ossido semiconduttore viene utilizzato come materia prima, tra cui il film sottile di ossido di zinco ITO (indio-stagno-ossido) o di ossido di zinco drogato Al è il materiale ideale che viene spesso preparato mediante il metodo di evaporazione a sputtering o a fascio di elettroni.

Strato elettrocromico

Lo strato elettrocromico è la parte centrale del dispositivo, richiede un buon rapporto ottico di contrasto dello stato colorato e dello stato di sbiadimento. Per il dispositivo di visualizzazione, richiede un buon grado di contrasto del colore. Fatta eccezione per il materiale organico e inorganico, il materiale di miscelazione inorganico, il materiale di miscelazione organico e il materiale di miscelazione organico-inorganico sono utilizzati come strato elettrocromico, possono migliorare le proprietà dell'elettrocromismo e prolungare la durata del dispositivo.

Livello conduttore ionico

È una parte importante del dispositivo elettrocromico. Dovrebbe avere le seguenti caratteristiche: fornire gegenion per materiale elettrocromico; alta conduttività; l'elettrolito deve essere trasparente quando il dispositivo viene lavorato in modalità trasmissione; non ha corrosione sullo strato CE e CE e non ci sono reazioni chimiche irreversibili e può essere facilmente trasformato in film sottile. L'elettrolita liquido e l'elettrolito solido sono comunemente usati. L'elettrolita liquido è ampiamente utilizzato nella ricerca come conduttore ionico per la sua alta conduttività che può fornire una reazione elettrocromica più veloce, ma è scomodo nell'uso. Per semplificare l'incapsulamento ed evitare la corrosione, utilizziamo spesso conduttori a ioni veloci. L'elettrolita solido ha una migliore capacità di memoria del circuito e facile da incapsulare, ma il tempo di reazione richiederà più tempo.

Layer di archiviazione ionica

Bilancia le cariche elettriche durante lo stato di colorazione. Come spigolo o emettitore di elettroni, ha proprietà chimiche reversibili e conduttività di miscelazione di ioni ed elettroni. Ci sono alcuni rapporti sull'utilizzo di ossido di tungsteno e polianilina, ossido di tungsteno e ossido di titanio, ossido di tungsteno e ossido di nichel come strato elettrocromico, che può migliorare l'efficienza colorante del dispositivo, ridurre il consumo di polvere.

Meccanismo elettrocromico

Prendi la colorazione catodica come esempio, il meccanismo elettrocromico è quando non c'è tensione aggiunta su entrambi i lati del dispositivo, lo strato elettrocromico è trasparente. Quando si aggiunge tensione a entrambi i lati del dispositivo, lo ione Li accumulato nello strato di immagazzinamento ionico entra nell'atomo interstiziale di film sottile WO3 che forma LiWO3-x, quindi W6 + viene ridotto in W5 +, l'elettrone assorbe fotone per transizione da W6 + a W5 + che causa scolorimento. L'equazione chimica è: WO3 + ne- + nLi + → LinWO3.