BR102013007194B1 - Dispositivo eletrocrômico aplicado como janela eletrocrômica ou pixel e uso do referido dispositivo - Google Patents
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Abstract
dispositivo eletrocrômico aplicado como janela eletrocrômica ou pixel uso do referido dispositivo. a presente invenção se refere a um dispositivo eletrocrômico (ecd) que apresenta uma estrutura com cinco tipos de camadas: substrato (1), condutor eletrônico (2), camada eletrocrômica primária (3), condutor de íons (4) e camada de reservatório de íons e/ou eletrocrômica complementar (5). a invenção contempla ainda o uso do referido dispositivo. o dispositivo eletrocrômico apresenta preferencialmente duas cores principais: verde e amarelo, dependendo da combinação de cores vistas através das camadas. a presente invenção contempla dois tipos de aplicação do dispositivo eletrocrômico sendo o primeiro tipo constituído de um único pixel, como parte de muitos pixeis e o segundo tipo trata de um único dispositivo tal como janela eletrocrômica.
Description
[01] A presente invenção se insere no campo de aplicação da Química e da Eletrônica, e mais especificamente do eletrocromismo, uma vez que se refere a um dispositivo eletrocrômico que pode ser aplicado em duas modalidades: como janela eletrocrômica ou como pixel.
[02] Os materiais cromogênicos, que mudam de coloração, têm atraído a atenção nas últimas décadas, devido sua potencial aplicação relacionada com a transmissão de luz. Eles representam uma família de compostos que mudam o seu nível de transmissão, absorção ou reflexão da luz e, consequentemente, a sua cor em função da intensidade da luz (fotocrômicos), temperatura (termocrômicos), pressão (barocrômicos) e potencial elétrico (eletrocrômicos) aplicado. Usando esses materiais é possível construir diversos dispositivos dependendo da aplicação desejada. Entre os materiais eletrocrômicos utilizados para fabricação de dispositivos eletrocrômicos, podemos mencionar filmes finos de óxido de tungstênio ou de nióbio que mudam a coloração de transparente para o azul, óxido de cobalto que muda a coloração de verde para marrom, óxido de manganês de amarelo para marrom, N-etil-carbazol (verde), polianilina (PANI; amarelo, verde, azul), etc.
[03] Embora existam diversos materiais eletrocrômicos, a cor predominante deles é azul, sendo poucos materiais com outras colorações. Por causa disso, a pesquisa no sentido de desenvolvimento de novos materiais com propriedades eletrocrômicas continua a ser uma área de investigação particularmente ativa, uma vez que esses materiais podem ser utilizados em diversas aplicações comerciais modernas como, veículos, aviões, arquitetura ou diversos mostradores, e até mesmo camuflagem militar, como está sendo proposto pela invenção.
[04] Os dispositivos eletrocrômicos (ECDs) são sistemas eletroquímicos que apresentam a propriedade de mudança de coloração quando é aplicada uma voltagem ou a corrente através deles. A mudança de coloração deve ser reversível quando a polaridade, a voltagem ou a corrente são invertidas. Esse tipo de dispositivo possui muitas aplicações principalmente em uso eficiente de energia através de controle de passagem de luz ou calor pelas superfícies transparentes dos edifícios, veículos, trens, aviões etc. e já está sendo usado em espelhos retrovisores automotivos.
[05] Os dispositivos eletrocrômicos podem ter muitas configurações usando camadas de diferentes materiais ou composições e preparadas por várias técnicas de deposição.
[06] Na natureza, o sistema de camuflagem acontece como mecanismo de proteção e/ou defesa para que os animais, por exemplo, o camaleão ou o polvo que trocam o padrão de camuflagem passiva em adaptativa. A camuflagem atualmente conhecida, é passiva, como exemplo, no caso do exército, baseia-se na adaptação de cores dos uniformes e equipamentos ao ambiente onde o exercício militar é executado, o que significa que as cores e os padrões não são mutáveis.
[07] Existem artigos na literatura sobre dispositivos eletrocrômicos, que podem mudar a cor como consequência de aplicação de um potencial ou corrente. Dependendo do tipo de material eletrocrômico, que pode ser inorgânico ou orgânico essa mudança de cor pode variar.
[08] Embora existam publicações referentes a dispositivos eletrocrômicos, ainda não existem muitas aplicações práticas disponíveis, devido principalmente aos processos de fabricação complexos, que resultam em preço muito alto, acessível apenas para produtos de exclusiva alta tecnologia.
[09] Entretanto, como os dispositivos eletrocrômicos tem a sua transmissão, absorção e/ou reflectância controlável são sistemas de interesse comercial considerável e por isso, continuam sendo intensamente pesquisados.
[010] A sua utilização pode ser como janelas de área grande ou como janelas de área pequena do tipo pixel para aplicação em mostradores/displays. Por enquanto, a principal aplicação desses dispositivos está em espelhos retrovisores antirreflexo de automóveis e existem algumas tentativas de sua aplicação em janelas que podem regular a energia solar na forma de luminosidade e aquecimento que entra nos edifícios e/ou automóveis, aviões.
[011] Outra vantagem dos dispositivos eletrocrômicos é o efeito memória, o que significa que uma vez obtida a cor ou a sua retirada, devido à aplicação do potencial adequado o mesmo pode ser desligado, resultando em permanência da cor (ou transparência) e/ou sua descoloração (coloração) lenta (dependendo desse tempo de memória) o que é interessante para a economia de energia gasta nos edifícios com sistemas de refrigeração/aquecimento e/ou escurecimento das superfícies transparentes (janelas).
[012] O dispositivo eletrocrômico descrito na patente US2009/0168140A1 reivindica o material eletrocrômico com polianilina (PANI) e material inorgânico de azul da Prússia fabricado como a estrutura cristalina fotônica alocada sobre a primeira camada do eletrodo. A monocamada de material eletrocrômico apresenta a pluralidade de buracos esféricos dentro dela. Quando a monocamada de material eletrocrômico é formada com a estrutura cristalina fotônica, a gama de cores de monocamada pode mudar de vermelho para as três cores primárias: RGB (vermelho, verde e azul).
[013] O documento US2010/0233356A1 descreve um método de preparação de ECD incluindo o azul da Prússia (PB) com composição nanodispersa, que pode ser obtido através da dispersão do pigmento insolúvel de azul da Prússia em solvente orgânico usando um agente de dispersão e a resina aglutinante. Como resultado esse PB nanodisperso é depositado por molhamento sobre o substrato incluindo o revestimento de camada transparente para formar a camada de reservatório de íons. O método de deposição por molhamento é feito usando spin-coating, dip-coating, bar-coating, spray coating, flow coating, capillary coating, roll coating, screen printing, etc. O método pode ser aplicado para a deposição de grandes áreas e produção em larga escala como processo simplificado e produtividade melhorada.
[014] O documento PI0618600 descreve um sistema eletroquímico, uma vidraça eletroquímica, um processo de fabricação e um dispositivo eletroquímico e utilização de uma vidraça. O dispositivo eletrocrômico discutido no referido documento possui uma camada de verniz e uma camada barreira.
[015] Em relação à construção de dispositivos eletrocrômicos até então, não existem relatos sobre obtenção da cor verde através de subtração de cores. Todos os outros artigos e patentes descrevem sobre a obtenção da cor verde através de diferentes moléculas eletrocrômicas e/ou montagem de dispositivo eletrocrômico duplo ou triplo.
[016] A presente invenção mostra o novo método de mistura subtrativa das cores para construir a mudança de cor verde para amarelo ou vice-versa, em tempo real através de janela eletrocrômica ou pixel para fins de camuflagem adaptável/ativa.
[017] A presente invenção apresenta um novo tipo de dispositivo eletrocrômico e suas possíveis aplicações. A invenção abrange duas áreas de inovação: a construção/montagem de dispositivo eletrocrômico que, por subtração de cores, muda a coloração de verde passando pela variedade de sua tonalidade até o amarelo, e sua aplicação para a camuflagem adaptativa. A inovação é a obtenção de novo dispositivo eletrocrômico e seu uso para a modulação de cores que pode ser aplicado não somente para a camuflagem,mas também para todas as outras aplicações onde as cores verde e/ou amarelo são usadas, como exemplo em sub pixels de dispositivos do tipo mostrador/display.
[018] Até o presente momento não existe nenhum relato sobre aplicação de dispositivos eletrocrômicos para camuflagem adaptativa militar no intervalo de espectro visível. Em 2011 a BEA System Company apresentou a primeira camuflagem adaptativa, entretanto somente para a região térmica, ou seja, a irradiação infravermelha do espectro eletromagnético, permitindo alterar a imagem do objeto militar para um objeto cível. O dispositivo eletrocrômico com mudança de cor em tempo real para aplicação, por exemplo, em camuflagem foi desenvolvido usando o método de mistura subtrativa de duas cores. O dispositivo apresenta preferencialmente duas cores principais: verde e amarelo. A cor verde observada é o resultado do efeito de mistura subtrativa de cores provenientes de material eletrocrômico que tem ou adquire a coloração azul e a coloração permanente amarela do eletrólito com ou sem um corante de tonalidade amarela. Nesse caso de ausência de corante ou com corante de tonalidade amarela, dependendo do potencial aplicado ao dispositivo, ocorre a mudança de coloração de ou para amarelo, quando a camada eletrocrômica é transparente, e a coloração verde escura, quando o material eletrocrômico está ou adquire a coloração azul (exemplo: o filme fino de WO3 é transparente e passa para o azul em processo catódico; o filme fino de PB é azul e passa para transparente em processo catódico).
[019] A presente invenção se refere a um dispositivo eletrocrômico (ECD) que apresenta uma estrutura com cinco tipos de camadas: substrato, condutor eletrônico, camada eletrocrômica primária, condutor de íons e camada complementar (de reservatório de íons e/ou eletrocrômica complementar). A invenção contempla ainda o uso do referido dispositivo.
[020] O dispositivo eletrocrômico apresenta uma determinada cor, dependendo da combinação de cores vistas através das camadas. Existem duas cores principais (verde e amarelo) preferenciais observadas no dispositivo, caso ele não possua corante ou possua corante de cor amarela. A cor verde do dispositivo é o resultado da mistura subtrativa da cor do material eletrocrômico que muda de azul para o transparente ou de transparente para azul e, da cor amarela, proveniente da camada de eletrólito tingido. De acordo com o potencial aplicado de forma independente para o dispositivo eletrocrômico, a cor observada muda de verde escuro, enquanto o material eletrocrômico permanece azul, para o amarelo, quando o material eletrocrômico torna-se transparente. Outras cores podem ser observadas se forem utilizados corantes de cor diferente de amarelo.
[021] Desta maneira, o presente invento apresenta preferencialmente um dispositivo eletrocrômico com a modulação de cor verde para amarelo, através de método de subtração de cores, usando o filme de azul da Prússia (PB) ou de WO3 para a obtenção de cor azul, e eletrólito na forma de membrana contendo LiI/I2, com a cor amarela. Além disso, também é descrito um possível método de obtenção do dispositivo.
[022] A presente invenção contempla dois tipos de aplicação do dispositivo eletrocrômico sendo o primeiro tipo constituído de um único pixel, como parte de muitos pixels e o segundo tipo trata de um único dispositivo tal como janela eletrocrômica.
[023] A figura 1 é uma representação gráfica da disposição das camadas do dispositivo eletrocrômico.
[024] A presente invenção se refere a um dispositivo eletrocrômico (ECD) compreendendo: uma estrutura com cinco tipos de camadas: duas camadas de substrato (1), de uma a duas camadas de condutor eletrônico (2) uma camada eletrocrômica primária (3) de filme de azul da Prússia (PB) ou de WO3, um condutor de íons (4) contendo poli(vinil butirato) (PVB)-LiI-I2 e uma camada complementar (5) de reservatório de íons de CeO2-TiO2 e/ou eletrocrômica complementar de filme eletrocrômico de WO3 ou PB.
[025] O dispositivo apresentará duas camadas de condutor eletrônico (1), quando nenhuma camada de substrato (1) for metálica ou, uma camada de condutor eletrônico (2), quando uma das camadas de substrato (1) for metálica condutora eletrônica.
[026] As camadas são preferencialmente dispostas da seguinte forma, conforme a figura 1, de cima para baixo: uma camada de substrato (1) de vidro ou polímero ou de metal condutor eletrônico; uma camada de condutor eletrônico (CE) (2) se o substrato (1) não for metálico; uma camada eletrocrômica primária (3) de filme de PB ou de filme de WO3; um condutor de íons (4) contendo PVB-LiI-I2; uma camada complementar (5) de reservatório de íons de CeO2-TiO2 e/ou eletrocrômica complementar de filme eletrocrômico de WO3 ou PB; uma camada de condutor eletrônico (CE) (2) e uma camada de substrato (1) de vidro ou polímero.
[027] Dessa forma, as configurações preferenciais do dispositivo eletrocrômico são: [vidro ou polímero /CE/PB/eletrólito/CeO2-TiO2/CE/vidro ou polímero], ou [vidro ou polímero/CE/WO3/eletrólito/CeO2-TiO2/CE/vidro ou polímero], ou [vidro ou polímero/CE/WO3/eletrólito/PB/CE/vidro ou polímero] ou [metal/WO3/eletrólito/CeO2-TiO2/CE/vidro ou polímero] ou [metal/PB/eletrólito/CeO2-TiO2/CE/vidro ou polímero] ou [metal/WO3/eletrólito/PB/CE/vidro ou polímero] ou [metal/PB/eletrólito/ WO3/CE/vidro ou polímero].
[028] Entre as camadas superiores (vidro/CE ou polímero/CE ou metal) e inferiores de (CE/vidro ou CE/polímero), isto é, entre a camada de substrato (1) de vidro ou polímero, somada à camada de condutor eletrônico (CE) (2) e as demais camadas ou ainda, entre a camada de substrato (1) de metal e as demais camadas, existe um espaço que varia entre 0,001 cm a 1,5 cm, conforme pode ser visualizado na figura 1.
[029] O dispositivo pode conter ainda uma camada composta por elemento condutor, como uma fita condutora de cobre para a realização do contato elétrico com a camada de condutor eletrônico (2) de ITO (óxido de estanho dopado com índio) nas duas extremidades do dispositivo eletrocrômico.
[030] Os substratos (1) transparentes ou não transparentes: Os substratos (1) podem ser de vidro, polímero (preferencialmente poli(etileno tereftalato) - PET) ou metal condutor eletrônico e podem ser rígidos ou flexíveis. Os dois substratos (1) são usados em modo transmissivo ou um dos dois, o substrato de baixo, pode ser usado como não transparente para trabalhar em modo de reflexão, o que resulta na intensificação da cor refletida desta superfície.
[031] A camada de condutor eletrônico (2) transparente pode ser de par de eletrodos separados de óxido de estanho dopado com índio (denominados ITO); de óxido de estanho dopado com antimônio (ATO), ou de óxido de estanho dopado com flúor (FTO). Quando a voltagem é aplicada entre os dois eletrodos da camada de condutor eletrônico (2), ocorre a passagem de corrente através de camadas subsequentes promovendo a mudança de coloração do dispositivo eletrocrômico de amarelo para o verde ou vice-versa, ou ainda, entre outras cores (se houver um corante na camada do condutor de íons (4)). A voltagem pode ser controlada, por exemplo, por um potenciômetro e, pode ser gerada, por exemplo, por uma fonte de corrente ou potencial elétrico, como tomada, bateria ou uma pilha.
[032] A camada eletrocrômica primária (3) e a camada eletrocrômica complementar (5) podem ser constituídas do material eletrocrômico azul da Prússia (PB), que muda da cor transparente para azul em processo anódico, e, de azul para transparente em processo catódico, ou, de material eletrocrômico transparente, como filme fino de WO3, que passa de transparente para azul, em processo catódico, e, de azul para transparente, em processo anódico.
[033] Dependendo da construção do dispositivo, isto é, do tipo da camada eletrocrômica (3) que apresenta a mudança de cor em reação catódica ou anódica, a cor permanente, por exemplo, a cor do dispositivo como montado, pode ser, ou amarelo (quando a camada eletrocrômica (3) é de filme de WO3), ou verde (quando a camada eletrocrômica (3) é de filme de PB) ou de outra cor, se houver corante na camada de condutor de íons (4).
[034] O dispositivo eletrocrômico para obter a coloração desejada necessita da aplicação de potencial, que após a cor ser obtida pode ser desligado, resultando em tempo de memória/permanência de cor e/ou sua lenta volta ao estado de cor permanente (descoloração).
[035] O condutor de íons (4) amarelo contendo LiI/I2 pode ser líquido, gel, polimérico ou sólido incluindo macromoléculas naturais ou outros eletrólitos com líquidos iônicos ou nanotubos de carbono e pode ou não conter corantes naturais ou sintéticos, o que além de modificar as intensidades/tonalidades das cores do dispositivo eletrocrômico, permite que o mesmo possa atingir outras cores que não o verde e o amarelo. O condutor de íons (4) de cor amarela pode ter intensidades variadas de amarelo ou outras cores de acordo com a presença de corantes e de acordo com a porcentagem de 20:1 a 1:1 peso/peso de LiI/I2 utilizado, resultando em mudança, por exemplo, de cor verde obtida por subtração com a cor azul obtida da camada eletrocrômica principal (3).
[036] O dispositivo eletrocrômico, para obter a coloração intensificada, pode ter uma camada eletrocrômica complementar (5) de azul da Prússia (PB) como contra eletrodo e/ou reservatório de íons de CeO2-TiO2 sofrendo a mudança de cor em processo catódico/anódico oposto da camada eletrocrômica principal (3). Se a camada eletrocrômica principal muda de coloração em processo catódico, então, a camada eletrocrômica complementar/secundária muda a coloração em processo anódico, o que significa que as duas camadas colorem ao mesmo tempo provocando a intensificação de cor. Exemplo, a camada de WO3 como camada eletrocrômica principal e o azul da Prússia, como camada eletrocrômica complementar, ocorrendo mudança de coloração de ambas, entre transparente e o azul ao mesmo tempo, uma vez que azul da Prússia (PB) muda da cor transparente para azul em processo anódico, e, o filme fino de WO3 passa de transparente para azul, em processo catódico.
[037] A cor do dispositivo eletrocrômico varia de acordo com a combinação de cores vistas através das camadas. Há duas cores principais observadas no dispositivo, se não houver corante na camada de condutor de íons (4) ou se o corante for amarelo: verde e amarelo. A cor verde do dispositivo é o resultado da mistura subtrativa da cor do material eletrocrômico (3) de azul da Prússia (PB) que muda de azul para o transparente ou do WO3 que muda de transparente para o azul, e, da cor amarela proveniente da camada de eletrólito tingido ou não tingido. De acordo com o potencial aplicado de forma independente para o dispositivo eletrocrômico, a cor observada muda de verde escuro, enquanto o material eletrocrômico permanece azul, para o amarelo quando o material eletrocrômico se torna transparente. A intensidade da cor também varia de acordo com o potencial aplicado.
[038] Alterações na coloração do condutor de íons (4) e/ou da camada eletrocrômica principal (3) e/ou da camada de reservatório de íons e/ou eletrocrômica complementar (5) podem resultar em subtração de diferentes cores, resultando em diferentes tonalidades de verde e de amarelo.
[039] A presente invenção contempla duas modalidades de dispositivos eletrocrômicos, sendo o primeiro tipo constituído de um único pixel, como parte de muitos pixels e, o segundo tipo trata de um único dispositivo tal como janela eletrocrômica.
[040] O dispositivo eletrocrômico pode ser usado para a camuflagem e/ou outras aplicações, quando a modulação de cor é desejada, como, por exemplo, em superfícies transparentes de edifícios e/ou automóveis e/ou aviões ou em superfícies reflexas do tipo mostradores/displays.
[041] O dispositivo eletrocrômico com mudança de cor em tempo real para aplicação em camuflagem foi desenvolvido usando o método de mistura subtrativa de duas cores.
[042] O dispositivo preferencialmente apresenta duas cores principais: verde e amarelo, se não houver corante ou se houver corante amarelo na camada do condutor de íons (4); nesse caso, a cor verde observada é o resultado do efeito de mistura subtrativa de cores provenientes de material eletrocrômico que tem ou adquire a coloração azul e a coloração permanente amarela do eletrólito com ou sem o corante amarelo (na camada do condutor de íons (4)). Dependendo do potencial aplicado ao dispositivo ocorre a mudança de coloração de ou para amarelo, quando a camada eletrocrômica (3) é transparente, e a coloração verde escura, quando o material eletrocrômico está ou adquire a coloração azul (exemplo: o filme fino de WO3 é transparente e passa para o azul em processo catódico; o filme fino de PB é azul e passa para transparente em processo catódico). Outras cores podem ser obtidas se forem utilizados corantes de cor diferente da amarela na camada do condutor de íons (4).
[043] Para essa invenção foi usado o filme de azul da Prússia (PB) ou de WO3 como camada eletrocrômica (3) para obter a coloração azul e, como a camada amarela foi usado LiI/I2 dissolvido em membrana de eletrólito polimérico. Como resultado da mistura das duas cores foi observada a coloração verde. Como mencionado acima, quando utilizado corante de cor diferente de amarelo na camada do condutor de íons (4),o dispositivo eletrocrômico poderia ter modulação de cor diferente de verde e amarelo.
[044] A tabela 1 mostra os valores de reflectância em diferentes comprimentos de onda para dispositivo eletrocrômico com configuração vidro/ITO/PB/PVB-LiI-I2/CeO2- TiO2/ITO/vidro após aplicação de diferentes potenciais entre 2,0 V e -2,0 V com intervalo de 0,5 V. Essa tabela evidencia a mudança de coloração do dispositivo após a aplicação de diferentes potenciais entre -2,0 V e 2,0 V.
Tabela 1. Valores de reflectância em diferentes comprimentos de onda (À) para dispositivo eletrocrômico com configuração vidro/ITO/PB/PVB-LiI-I2/CeO2-TiO2/ITO/vidro após aplicação de diferentes potenciais entre 2,0 V e -2,0 V com intervalo de 0,5 V.
[045] A evidência da mudança de cor pode ser comprovada analisando a tabela 2 que mostra os valores médios de parâmetros de cor do sistema CIE LAB, L*a*b* obtidos dos dados da tabela 1, para dispositivo eletrocrômico com configuração vidro/ITO/PB/PVB-LiI-I2/CeO2-TiO2/ITO/vidro para diferentes potenciais aplicados entre 2,0 V e -2,0 V com intervalo de 0,5 V. Nessa tabela observa se que a aplicação de diferentes potenciais promove a mudança dos parâmetros de cor, L*,a* e b* evidenciando a mudança de coloração do dispositivo.
Tabela 2. Valores médios de L*a*b* para dispositivo eletrocrômico com configuração vidro/ITO/PB/PVB-LiI-I2/CeO2- TiO2/ITO/vidro para diferentes potenciais aplicados entre 2,0 V e -2,0 V com intervalo de 0,5 V.
[046] A tabela 3 mostra a lenta mudança de cor amarela do dispositivo eletrocrômico com configuração vidro/ITO/PB/PVB- LiI-I2/CeO2-TiO2/ITO/vidro no sentido de atingir a cor permanente verde após a aplicação de potencial de -2,0 V por 15 segundos e seu desligamento (medida em circuito aberto). Os dados mostrados na tabela 3 revelam que a descoloração do dispositivo eletrocrômico é de 4% em 7200 segundos de dispositivo estar em circuito aberto, isto é, sem a aplicação do potencial evidenciando uma boa memória do dispositivo.
Tabela 3. Valores de reflectância em função do tempo para dispositivo eletrocrômico com configuração vidro/ITO/PB/PVB-LiI-I2/CeO2-TiO2/ITO/vidro em circuito aberto depois de aplicação de -2,0 V por 15 segundos.
[047] Os filmes de PB foram depositados eletroquimicamente numa cela eletroquímica de 50 mL. A solução foi composta de 5 mL de HCl (0,05 M), 10 mL de K3[Fe(CN)6] (0,05 M) e 10 mL de FeCl36H2O (0,05 M). Como eletrodo de trabalho foi usado vidro/ITO, como contra eletrodo foi usada a placa de platina e como o eletrodo de referência foi usado Ag/AgCl. A deposição foi efetuada galvanostaticamente com densidade de corrente de 40 μA/cm2 aplicada por 300 s. Depois da deposição o filme de azul da Prússia de coloração azul foi lavado com água Milli-Q e seco ao ar. A eletrodeposição foi efetuada com o potenciostato/galvanostato da marca Autolab 302N.
[048] O eletrólito foi obtido misturando 1,0 g de PVB (poli(vinil butirato); BUTVAR B-98) com 20 mL de propanona no agitador magnético a 50 °C, até a completa dissolução. Em seguida foi adicionado a essa mistura 10:1 ou 5:1 p/p de LiI/I2 (para obter diferentes intensidades de amarelo) e continuada a agitação por mais 2 horas. No final, a solução foi dispersa em placas de Petri e seca a 40 °C, resultando em membranas amarelas de espessura de 72-80 μm, que foram guardadas em dessecador para proteção contra umidade do ar.
[049] Os dispositivos eletrocrômicos, de área efetiva de dois cm2 com configuração de vidro/ITO/PB/eletrólito/CeO2- TiO2/ITO/vidro foram obtidos pela montagem de duas peças de vidro/ITO (Delta Technologies) recobertas uma com PB e outra com CeO2-TiO2. Os filmes de CeO2-TiO2 foram obtidos pelo método sol-gel e depositados pela técnica de dip-coating com velocidade de retirada de 20 cm/min e densificados em 450 oC por 15 min. Eletrólitos na forma de membranas foram colocados sobre camadas de PB/ITO/vidro. Um centímetro de espaço livre nas extremidades dos substratos vidro/ITO foi deixado para o contato elétrico. Em seguida a parte CeO2-TiO2/ITO/vidro foi prensada sobre a membrana de eletrólito de tal maneira que o filme PB ficou de frente ao filme CeO2-TiO2 separado pela membrana do eletrólito (conforme demonstrado na figura 1). Por final, uma fita condutora de cobre (Cu-conducting tape; 3M) de um centímetro de largura foi colada sobre as duas extremidades de parte um e dois para efetuar o contato elétrico.
[050] A caracterização dos dispositivos eletrocrômicos foi efetuada por cronoamperometria com o potenciostato/galvanostato Autolab 302 N aplicando potenciais entre -2.0 e 2.0 V por 15 s. A espectroscopia UV- vis foi feita com Shimadzu UV 2550 spectrophotometer no intervalo de 400 a 800 nm no modo de reflectância e Jasco V-670 no intervalo de 200 a 800 nm.
[051] Embora a versão preferida da invenção tenha sido ilustrada e descrita, deve ser compreendido que a mesma não é limitada. Diversas modificações, mudanças, variações, substituições e equivalentes poderão ocorrer, sem desviar do escopo da presente invenção.
Claims (16)
1- Dispositivo Eletrocrômico Aplicado como Janela Eletrocrômica ou Pixel que compreende uma estrutura com cinco tipos de camadas, duas camadas de substrato (1) de vidro, polímero ou metal, de uma a duas camadas de condutor eletrônico (2), caracterizado pelo fato de consistir de duas camadas de condutor eletrônico (2) quando a camada de substrato (1) for de vidro ou de polímero ou uma camada de condutor eletrônico (2) quando uma das camadas de substrato (1) for metálica condutora eletrônica, ditos substratos (1) serem usados em modo transmissivo ou um dos dois, o de baixo, ser usado como não transparente em modo de reflexão, uma camada eletrocrômica primária (3) do material eletrocrômico de filme de azul da Prússia (PB) ou de filme fino de WO3, um condutor de íons (4) contendo PVB-LiI-I2 e uma camada complementar (5) de reservatório de íons de CeO2-TiO2 e/ou eletrocrômica complementar de filme eletrocrômico de WO3 ou PB, e ainda uma camada composta por elemento condutor de contato elétrico com o ITO (óxido de estanho dopado com índio) ou ATO (óxido de estanho dopado com antimônio) ou FTO (óxido de estanho dopado com flúor) nas duas extremidades do dispositivo; sendo tais camadas dispostas na seguinte configuração de cima para baixo: uma camada de substrato (1) de vidro ou polímero ou de metal condutor eletrônico; uma camada de condutor eletrônico (CE) (2) sendo o substrato (1) não- metálico; uma camada eletrocrômica primária (3) de filme de PB ou de filme de WO3; um condutor de íons (4) contendo PVB- LiI-I2; uma camada complementar (5) de reservatório de íons de CeO2-TiO2 e/ou eletrocrômica complementar de filme eletrocrômico de WO3 ou PB; uma camada de condutor eletrônico (CE) (2) e uma camada de substrato (1) de vidro ou polímero, que apresenta entre as camadas de substrato (1) de vidro somadas às camadas de condutor eletrônico (2) e as demais camadas, um espaço que varia entre 0,001 cm e 1,5 cm.
2- Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de as configurações do dispositivo eletrocrômico serem: [vidro ou polímero/CE/PB/eletrólito/CeO2-TiO2/CE/vidro ou polímero], ou [vidro ou polímero/CE/WO3/eletrólito/CeO2-TiO2/CE/vidro ou polímero], ou [vidro ou polímero/CE/WO3/eletrólito/PB/CE/vidro ou polímero] ou [metal/WO3/eletrólito/CeO2-TiO2/CE/vidro ou polímero] ou [metal/PB/eletrólito/CeO2-TiO2/CE/vidro ou polímero] ou [metal/WO3/eletrólito/PB/CE/vidro ou polímero] ou [metal/PB/eletrólito/ WO3/CE/vidro ou polímero].
3- Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o elemento condutor ser uma fita condutora de cobre.
4- Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os substratos (1) transparentes ou não transparentes serem de vidro, polímero ou metal condutor, rígidos ou flexíveis.
5- Dispositivo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de o substrato (1) polimérico ser preferencialmente de PET (poli(etileno tereftalato)).
6- Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ser aplicada a voltagem entre os dois eletrodos da camada de condutor eletrônico (2).
7- Dispositivo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de a voltagem ser controlada por um potenciômetro e ser gerada por uma fonte de corrente ou potencial elétrico.
8- Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de a fonte de corrente ser uma tomada, bateria ou pilha.
9- Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o condutor de íons (4) conter LiI/I2 e ser líquido, gel, polimérico ou sólido incluindo macromoléculas naturais ou outros eletrólitos com líquidos iônicos ou nanotubos de carbono.
10- Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o condutor de íons (4) ainda conter corantes naturais ou sintéticos.
11- Dispositivo, de acordo com as reivindicações 9 ou 10, caracterizado pelo fato de a intensidade da cor do dispositivo eletrocrômico variar de acordo com a presença ou não de corante e com a porcentagem que varia de 20:1 a 1:1 peso/peso de LiI/I2 utilizado.
12- Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a camada eletrocrômica complementar (5) de azul da Prússia (PB) como contra eletrodo e/ou do reservatório de íons de CeO2-TiO2 sofrer a mudança de cor em processo catódico/anódico oposto ao da camada eletrocrômica principal (3).
13- Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a cor do dispositivo eletrocrômico variar de acordo com a subtração de cores vistas através das camadas do condutor de íons (4) e/ou da camada eletrocrômica principal (3) e/ou da camada complementar (5) e/ou de acordo com o potencial aplicado.
14- Uso do Dispositivo Eletrocrômico Aplicado como Janela Eletrocrômica ou Pixel, definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado por ser em superfícies transparentes de edifícios e/ou automóveis e/ou aviões e/ou em superfícies reflexas.
15- Uso, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de ser para camuflagem.
16- Uso, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de ser em mostradores.
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