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电致变色(Electrochromism, EC)原理

浏览:502 作者: 来源: 时间:2021-05-30 分类:电致变色

电致变色定义

 

  电致变色是指材料的光学属性(反射率、透过率、吸收率等)在外加电场的作用下发生稳定、可逆的颜色变化的现象,在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。具有电致变色性能的材料称为电致变色材料,用电致变色材料做成的器件称为电致变色器件。

 
 

电致变色材料

 
 

  电致变色材料分为无机电致变色材料和有机电致变色材料。无机电致变色材料的典型代表是三氧化钨,目前,以WO3为功能材料的电致变色器件已经产业化。而有机电致变色材料主要有聚噻吩类及其衍生物、紫罗精类、四硫富瓦烯、金属酞菁类化合物等。以紫罗精类为功能材料的电致变色材料已经得到实际应用。

 
 

电致变色的工作原理

 
 

  电致变色材料在外加电场作用下发生电化学氧化还原反应,得失电子,使材料的颜色发生变化。

 
 

电致变色器件的典型结构

 
 

   器件结构从上到下分别为:玻璃或透明基底材料、透明导电层(如:ITO)、电致变色层、电解质层、离子存储层、透明导电层(如:ITO)、玻璃或透明基底材料。   器件工作时,在两个透明导电层之间加上一定的电压,电致变色层材料在电压作用下发生氧化还原反应,颜色发生变化;而电解质层则由特殊的导电材料组成,如包含有高氯酸锂、高氯酸纳等的溶液或固体电解质材料;离子存储层在电致变色材料发生氧化还原反应时起到储存相应的反离子,保持整个体系电荷平衡的作用,离子存储层也可以为一种与前面一层电致变色材料变色性能相反的电致变色材料,这样可以起到颜色叠加或互补的作用。如:电致变色层材料采用的是阳极氧化变色材料,则离子存储层可采用阴极还原变色材料。

     

 
 

电致变色技术的应用

 
 

  电致变色智能玻璃在电场作用下具有光吸收透过的可调节性,可选择性地吸收或反射外界的热辐射和内部的热的扩散,减少办公大楼和民用住宅在夏季保持凉爽和冬季保持温暖而必须消耗的大量能源。同时起到改善自然光照程度、防窥的目的。解决现代不断恶化的城市光污染问题。是节能建筑材料的一个发展方向。

 
 

  电致变色材料具有双稳态的性能,用电致变色材料做成的电致变色显示器件不仅不需要背光灯,而且显示静态图象后,只要显示内容不变化,就不会耗电,达到节能的目的。电致变色显示器与其它显示器相比具有无视盲角、对比度高等优点。

 
 

  用电致变色材料制备的自动防眩目后视镜,可以通过电子感应系统,根据外来光的强度调节反射光的强度,达到防眩目的作用,使驾驶更加安全。

 
 

  电致变色智能玻璃能以较低的电压(2-5V)和较低的功率调节汽车、飞机内部的光线强度,使旅途更加舒适。 目前,电致变色调光玻璃已经在一些高档轿车和飞机上得到应用。

 
 

电致变色的发展历史

 
 

  ◆早在20世纪30年代就有关于电致变色的初步报道。

  ◆20世纪60年代,Plant在研究有机染料时发现有电致变色的现象,并进行了研究。

  ◆1969年,S.K.Deb首次使用无定形WO3薄膜制备了电致变色器件,并提出了"氧空位色心"机理。

  ◆20世纪70年代,出现了大量有关电致变色机理和无机电致变色材料的报道。

  ◆80年代末以来,新型有机电致变色材料合成和电致变色器件的制备成为一个日益活跃的研究领域。这期间,美国科学家C.M.Lampert和瑞典科学家C.G.Granqvist等人提出了以电致变色膜为基础的一种新型节能窗,即灵巧节能调光窗(Smart window),成为电致变色研究的另一个里程碑。

  ◆1999年,Stadt Sparkasse储蓄银行为德国德累斯顿的一座新建筑物。这座大楼拥有欧洲第一面用电致变色玻璃制成的可控制外墙。  

    ◆2004年1月,英国伦敦的瑞士再保险大厦玻璃幕墙使用电致变色技术。

  ◆2005年1月,法拉利Superamerica敞篷跑车的挡风玻璃和顶棚玻璃采用了电致变色技术。

  ◆2008年7月,波音787客机客舱窗玻璃淘汰了机械式舷窗遮阳板,采用了电致变色技术。

  ◆2009年10月,国内首个关于电致变色的综合性网站电致变色网成立。

  ◆2009年12月15日,波音787梦幻客机试飞成功。

 
 

电致变色国际会议(International Meetings on Electrochromism, IME)

 
 

IME-1

1994年10月19日—21日,威尼斯,穆拉诺岛

1st International Meeting on Electrochromism (IME-1), Murano-Venice, Italy, October 19-21, 1994.

 
 

IME-2

1996年10月,圣地亚哥

2nd International Meeting on Electrochromism (IME-2), San Diego, October, 1996.

 
 

IME-3

1998年9月,英国,伦敦

3rd International Meeting on Electrochromism (IME-3), London, Septemper, 1998.

 
 

IME-4

2000年8月21日—23日,瑞典,乌普萨拉

4th International Meeting on Electrochromism (IME-4), Uppsals, Sweden, August 21-23, 2000.

 
 

IME-5

2002年8月6日—9日,美国,科罗拉多州

5th International Meeting on Electrochromism (IME-5), Golden, Colorado, USA, Aug. 6-9, 2002.

 
 

IME-6

2004年8月19日—9月2日,捷克斯洛伐克,布尔诺

6th International Meeting on Electrochromism (IME-6), Brno, Czech Republic, August 19-Septemper 2, 2004.

 
 

IME-7

2006年9月3日—7日,土耳其,伊斯坦布尔

7th International Meeting on Electrochromism (IME-7), Istanbul, Turkey, Septemper 3-7, 2006.

 
 

IME-8

2008年8月24日—28日,韩国,首尔

8th International Meeting on Electrochromism (IME-8), Seoul, Korea, August 24-28, 2008.

 
 

IME-9

2010年9月5日—9日,法国,波尔多

9th International Meeting on Electrochromism (IME-9), Bordeaux, France, September 5-9, 2010

 
 

IME-10

2012年8月12日—16日,美国,密歇根

The Tenth International Meeting on Electrochromism (IME-10), Holland, Michigan,USA. August 12-16, 2012

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