Vidrio electrocrómico de óxido de tungsteno

Desarrollo

Los electrocromos son los cambios en la polaridad y la fuerza del campo eléctrico adicional que causan la oxidación o reducción reversible del material, lo que causa los cambios en el color. Desde 1973, cuando S.K.Deb encontró electrocrómico de WO3, ha sido investigado por muchos científicos. Hasta 1987, la compañía Gentex introdujo esta tecnología y se aplica en la vida cotidiana de las personas; el espejo electrocromático para autos se utilizó en algunos autos lujosos que ahora se han convertido en la configuración básica de los autos comunes. En 2011, el espejo para autos sin deslumbramiento producido por Gentex toma el 87% de la cuota de mercado, mientras que las gafas electrocrómicas para los ojos de buey también entran al mercado, las ventas anuales pueden alcanzar los 10 mil millones de dólares. Sin embargo, Gentex utiliza material orgánico para vidrio electrocrómico que es electrolito líquido. Es fácil de producir y de bajo costo. Debido a la inestabilidad del material orgánico, no puede aplicarse como vidrios exteriores para la construcción.

Estructura

Hay cinco capas de película delgada entre los vidrios electrocrómicos que son capa conductora transparente, capa electrocrómica, capa de electrolito, capa de almacenamiento de iones y otra capa conductora transparente.

Capa conductora transparente

La capa conductora transparente se utiliza como material de electrodo que funciona como conductor para agregar voltaje para la coloración o el blanqueo del dispositivo. Su conductividad determina la eficiencia de transferencia del dispositivo electrocrómico, por lo que la capa conductora transparente debe tener una alta conductividad, transmisión óptica y estabilidad química. Por lo general, el óxido semiconductor se usa como materia prima, entre los cuales el ITO (óxido de indio-estaño) o óxido fino de cinc dopado con Al es el material ideal que a menudo se prepara por pulverización o el método de evaporación por haz de electrones.

Capa electrocrómica

La capa electrocrómica es la parte central del dispositivo, requiere una buena relación de contraste óptico del estado coloreado y del estado de desvanecimiento. Para el dispositivo de visualización, requiere un buen grado de contraste de color Excepto por el material orgánico e inorgánico, el material de mezcla inorgánico, el material de mezcla orgánico y el material de mezcla orgánico-inorgánico se utilizan como capa electrocrómica, puede mejorar la propiedad del electrocromismo y prolongar la vida útil del dispositivo.

Capa de conductores de iones

Es una parte importante del dispositivo electrocrómico. Debe tener las siguientes características: proporcionar gegenion para material electrocrómico; alta conductividad; el electrolito debe ser transparente cuando el dispositivo se trabaja en modo de transmisión; no tiene corrosión en la capa de CE y CE y no hay reacción química irreversible y se puede convertir en película delgada fácilmente. El electrólito líquido y el electrólito sólido se usan comúnmente. El electrolito líquido se usa ampliamente en la investigación como conductor de iones debido a su alta conductividad que puede proporcionar una reacción electrocrómica más rápida, pero su uso es inconveniente. Con el fin de facilitar el encapsulado y evitar la corrosión, a menudo utilizamos conductores iónicos rápidos. El electrolito sólido tiene una mejor capacidad de memoria de circuito y es fácil de encapsular, pero el tiempo de reacción tomará más tiempo.

Capa de almacenamiento de iones

Equilibra las cargas eléctricas durante el estado de coloración. Como la fuente o el emisor de electrones, tiene propiedades químicas reversibles y conductividad de mezcla de iones y electrones. Existen algunos informes sobre el uso de óxido de tungsteno y polianilina, óxido de tungsteno y óxido de titanio, óxido de tungsteno y óxido de níquel como capa electrocrómica, que puede mejorar la eficiencia de coloración del dispositivo, reducir el consumo de polvo.

Mecanismo electrocrómico

Tome la coloración catódica como ejemplo, el mecanismo electrocrómico es cuando no se agrega voltaje en ambos lados del dispositivo, la capa electrocrómica es transparente. Cuando se agrega voltaje a ambos lados del dispositivo, el ion Li almacenado en la capa de almacenamiento de iones entra en el átomo intersticial de la película delgada WO3 que forma LiWO3-x, luego W6 + se reduce a W5 +, el electrón absorbe el fotón mediante la transición de W6 + a W5 +, lo que causa decoloración. La ecuación química es: WO3 + ne- + nLi + → LinWO3.