Ievads elektrohromajos materiālos

Elektrohromie materiāli ir materiālu klase, kas var mainīt krāsu, kad tiek pielietots ārējs elektriskais lauks vai elektriskā strāva. Šī krāsu maiņa ir atgriezeniska un kontrolējama. Šīs unikālās īpašības dēļ elektrohromie materiāli ir izraisījuši lielu interesi par materiālu zinātni un optoelektroniku.

Mūsdienās šiem materiāliem ir liels potenciāls tādās lietojumprogrammās kā elektroniskie displeji, valkājamas ierīces, viedie logi un optiskie sensori. To spēja aktīvi kontrolēt krāsu un gaismas caurlaidību padara tos svarīgus nākamās-paaudzes viedos materiālos.

Elektrohromos materiālus var iedalīt vairākās galvenajās kategorijās, pamatojoties uz to sastāvu un darbības mehānismu.

 Elektrohromie šķidrie kristāli

Elektrohromo šķidro kristālu pamatā ir šķidro kristālu molekulārās struktūras. Krāsu izmaiņas notiek, ja elektriskais lauks maina šķidro kristālu molekulu izlīdzināšanu. Šāda veida materiāls ir pazīstams ar savu ātro reakciju, un tas parasti tiek pētīts ar displeju{2}}saistītām lietojumprogrammām.

 Elektrohromie polimēri

Elektrohromie polimēri ir organiski materiāli ar regulējamām gaismas absorbcijas īpašībām. To krāsu var mainīt, mainot polimēra molekulāro struktūru vai lādiņa stāvokli. Šie materiāli ir viegli, elastīgi un piemēroti valkājamai elektronikai un elastīgiem displejiem.

 Elektrohromi neorganiskie materiāli

Elektrohromo neorganisko materiālu pamatā galvenokārt ir metālu oksīdi, materiāli uz silīcija{0}} vai citiem neorganiskiem savienojumiem. Krāsu izmaiņas tiek panāktas, pielāgojot kristāla struktūru vai elektroniskās enerģijas līmeni. Šie materiāli tiek novērtēti to stabilitātes un ilgā kalpošanas laika dēļ.

Papildus galvenajām iepriekš minētajām kategorijām tiek aktīvi pētīti un izmantoti vairāki citi elektrohromi materiāli.

• Elektrohromie metālu oksīdi

Metālu oksīdiem, piemēram, volframa oksīdam, mangāna oksīdam un kobalta oksīdam, ir spēcīga elektrohroma veiktspēja. Krāsu izmaiņas rodas oksidācijas stāvokļa vai režģa struktūras izmaiņu rezultātā. Šos materiālus plaši izmanto viedajos logos, baterijās un optisko sensoru sistēmās.

• Elektrohromie kvantu punkti

Kvantu punkti ir nanomēroga pusvadītāju materiāli ar spēcīgu izmēru un kvantu efektu. Pielāgojot to izmēru un sastāvu, var noregulēt to gaismas absorbciju un emisiju, nodrošinot elektrohromu uzvedību. Tie piedāvā daudzsološu displeju tehnoloģiju un optoelektronisko ierīču potenciālu.

• Elektrohromās organiskās krāsvielas

Organiskajām krāsvielām ir dažādas molekulārās struktūras un regulējami absorbcijas spektri. Elektrohromos efektus var panākt, mainot molekulāro struktūru vai lādiņa stāvokli. Šie materiāli ir piemēroti displejiem un valkājamām lietojumprogrammām, kur nepieciešama elastība un krāsu daudzveidība.

Elektrohromo materiālu darbības princips ir balstīts uz elektrohroma efektu. Kad tiek pielietots elektriskais lauks vai strāva, lādiņi materiāla iekšienē pārdalās vai mainās elektroniskās enerģijas līmenis. Tas izraisa gaismas absorbcijas, atstarošanas vai caurlaidības izmaiņas, kas izraisa redzamas krāsas izmaiņas.

Vairumā gadījumu šis process ir atgriezenisks. Kad elektriskais stimuls tiek noņemts, materiāls atgriežas sākotnējā krāsā. Šī atgriezeniskā iespēja ir būtiska atkārtotai un ilgstošai lietošanai.

Lai novērtētu elektrohroma materiāla veiktspēju, tiek izmantoti vairāki galvenie faktori.

• Krāsu maiņas diapazons

Krāsu maiņas diapazons attiecas uz to, cik daudz dažādu krāsu vai toņu materiāls var iegūt elektriskās stimulācijas rezultātā. Plašāks diapazons palielina displeja, dekorēšanas un dizaina lietojumu elastību.

• Atbildes laiks

Reakcijas laiks ir laiks, kas nepieciešams, lai materiāls sasniegtu stabilu krāsu pēc elektriskā signāla ievadīšanas. Ātrāks reakcijas laiks ir būtisks-reāllaika displeja un dinamiskās vadības lietojumprogrammām.

• Transmisijas kontroles diapazons

Tas attiecas uz gaismas caurlaidības regulēšanas diapazonu krāsu maiņas laikā. Plašāks caurlaidības diapazons ļauj labāk kontrolēt gaismas absorbciju un atstarošanu, kas ir īpaši svarīgi viedajiem logiem un optiskajiem displejiem.

• Stabilitāte un izturība

Elektrohromajiem materiāliem ir jāsaglabā stabila veiktspēja ilgu laiku un atkārtotiem pārslēgšanas cikliem. Augsta stabilitāte un izturība ir galvenie uzticamības un komerciālās izmantošanas rādītāji.

• Optoelektroniskie displeji

Elektrohromie materiāli tiek plaši pētīti valkājamām ierīcēm, viedtālruņiem, e{0}}grāmatām un elektroniskajam papīram. Tie piedāvā zemu enerģijas patēriņu, regulējamas krāsas un labu redzamību.

• Smart Windows

Ēkās un transportlīdzekļos elektrohromie materiāli nodrošina viedos logus ar regulējamu gaismas caurlaidību un siltumizolāciju. Tas uzlabo iekštelpu komfortu un samazina enerģijas patēriņu.

• Optiskie sensori

Elektrohromos materiālus var izmantot optiskajos sensoros, lai selektīvi noteiktu noteiktus viļņu garumus. Lietojumprogrammas ietver vides monitoringu, spektrālo analīzi un biosensēšanu.

• Gudra dekorēšana

Šos materiālus var izmantot arī interjera dizainā, modes aksesuāros un automobiļu interjerā. Regulējami krāsu efekti atbalsta personalizētu un interaktīvu dizainu.

Gū, H.Indigo-tiofēna D-A-D elektrohromo polimēru sintēze un īpašības. Dzjansji Zinātnes un tehnoloģiju parastā universitāte, 2018.

Yang, HJ u.c. "Elektrohromie materiāli un ierīces: tagadne un nākotne."Materiālu ķīmijas robežas, 2017.

Granqvist, CG "Elektrohromika viedajiem Windows".Plānas cietās plēves, 2014.

Avots:Polimēru fizika (valsts konts)
(Daļa satura iegūta no publiskas informācijas. Ja tiek pārkāpti pārkāpumi, lūdzu, sazinieties ar mums, lai to noņemtu.)