Prinsip kerja teras kaca elektrokromik adalah dengan menggunakan voltan kecil, ion -ion di dalam kaca didorong untuk bergerak, menyebabkan perubahan yang boleh diterbalikkan dan stabil dalam sifat optik (warna dan ketelusan) bahan.
Prinsip Kerja Terperinci (Langkah - oleh - Langkah Analisis
Anda boleh membayangkannya sebagai "bateri" yang sangat nipis dan telus yang mengubah warna apabila dicas dan menjadi telus lagi apabila dilepaskan.
1. Struktur teras (struktur sandwic
Kaca elektrokromik biasa terdiri daripada lima lapisan filem berfungsi, sandwicket antara dua substrat kaca:
Kaca luar: substrat.
Lapisan konduktif telus (TCO): biasanya indium tim oksida (ITO), berfungsi sebagai elektrod untuk memohon voltan.
Lapisan Electrochromic (lapisan EC): Lapisan teras, yang mengandungi bahan elektrokromik (seperti tungsten trioksida WO₃). Apabila ion dan elektron disuntik, ia berubah warna (biasanya berubah menjadi biru).
Lapisan konduktor ionik (lapisan elektrolit): ia menyimpan ion (seperti li⁺) dan membolehkan ion melewati di bawah tindakan medan elektrik, tetapi memisahkan elektron.
Lapisan penyimpanan ion (lapisan elektrod kaunter): Apabila lapisan elektrokromik berubah warna, ia perlu menyediakan atau menerima ion untuk mengekalkan baki caj, dan biasanya mempunyai warna pelengkap - menukar sifat itu sendiri.
Lapisan konduktif telus (TCO): Elektrod di sisi lain.
Kaca luar: substrat.
Strukturnya dipermudahkan sebagai: kaca, lapisan konduktif, lapisan elektrokromik, lapisan konduktor ion, lapisan penyimpanan ion, lapisan konduktif, dan kaca
2. Proses Kerja (Mengambil Tungsten Trioksida Wo₃ dan Lithium ion Li⁺ sebagai contoh)
a. Pewarna - Apabila voltan digunakan
Apabila voltan DC (biasanya sangat rendah, 1-5V) digunakan pada lapisan konduktif telus di kedua-dua belah pihak:
Pemacu medan elektrik: Medan elektrik memacu ion lithium (LI⁺) dalam lapisan konduktor ionik untuk bergerak ke arah lapisan elektrokromik (WO₃).
Ion dan suntikan elektron: Sementara itu, elektron (E⁻) juga disuntik ke dalam lapisan elektrokromik melalui litar luaran.
Reaksi kimia berlaku: Dalam lapisan elektrokromik, ion dan elektron menjalani tindak balas pengurangan (interkalasi) dengan bahan.
Wo₃ (telus) + xli⁺ + xe⁻ ⇌ lixwo₃ (biru)
Perubahan warna: Produk lixwo₃ adalah sebatian biru yang mendalam yang menyerap cahaya yang kelihatan, dengan itu menggelapkan warna kaca dan mengurangkan ketelusannya. Sementara itu, lapisan penyimpanan ion dioksidakan dan kehilangan ion untuk mengekalkan baki caj keseluruhan sistem.
b. Pudar (pelunturan) - Apabila voltan dibalikkan atau terputus
Apabila voltan dibalik atau pendek - Circuited:
Proses Pembalikan: Arah medan elektrik berubah atau hilang, dan ion dan elektron diekstrak dari lapisan elektrokromik dan kembali ke lapisan konduktor ion dan lapisan penyimpanan ion.
Reaksi terbalik berlaku: Reaksi kimia di atas diteruskan ke kiri, dengan lixwo₃ decomposing kembali ke WO₃ telus dan melepaskan li⁺ dan e⁻.
Pulihkan Ketelusan: Kaca kembali ke keadaan ketelusan yang tinggi.
c. Kesan memori
Satu kelebihan utama kaca elektrokromik ialah ia mempunyai sifat yang boleh dibelenggu. Sebaik sahaja keadaan yang berubah -ubah atau pudar dibentuk, ia dapat dikekalkan untuk masa yang lama (selama beberapa jam atau bahkan hari) walaupun kuasa itu dipotong sepenuhnya. Kerana di atas - reaksi kimia yang disebutkan dalam keadaan stabil apabila tidak didorong oleh medan elektrik luaran. Ia hanya menggunakan elektrik apabila perlu mengubah keadaannya, yang menjadikannya sangat tenaga -.
