Dispositivo electrocrómico

En los dispositivos electrocrómicos de estado sólido, se utiliza un material sólido inorgánico u orgánico como electrolito . El Ta₂O₅ y _el ZrO₂ _{son los} electrolitos sólidos inorgánicos más estudiados.

Los dispositivos electrocrómicos laminados contienen un gel líquido que se utiliza como electrolito.

Las ventanas tienen impactos tanto directos como indirectos en el consumo de energía de los edificios. Las ventanas electrocrómicas, o la aplicación de vidrios conmutables electrocrómicos depositados en las ventanas, también conocidas como ventanas inteligentes , son una tecnología para la eficiencia energética utilizada en edificios al controlar la cantidad de luz solar que pasa a través de ellas. ^{[ 4 ]} Las propiedades fotoópticas de los recubrimientos electrocrómicos varían en un amplio rango en respuesta a una señal eléctrica aplicada que puede aplicarse mediante la ejecución de procesos de laboratorio, como la voltametría cíclica (VC). Específicamente, estas ventanas inteligentes están hechas de óxido de tungsteno (WO ₃ ). El óxido de tungsteno es conocido por ser un material estándar utilizado para dispositivos electrocrómicos debido a su amplio rango óptico, que abarca de 400 a 630 nm, y una estabilidad cíclica prolongada del orden de miles de ciclos. Para mejorar el rendimiento electrocrómico de los recubrimientos de óxido de tungsteno, estos se preparan introduciendo una pequeña cantidad de dopamina (DA) en un sol precursor de ácido peroxotúngstico (PTA) para formar complejos de tungsteno en la superficie de las nanopartículas . Este método de procesamiento muestra una estabilidad cíclica prometedora, ya que dura hasta treinta y cinco mil ciclos, lo cual es mayor que el del WO₃ regular, _puesto que la formación de nuevos ligandos promueve la sintonización plasmónica en la electroquímica de las nanopartículas . ^{[ 5 ]} También pueden producir menos deslumbramiento que el vidrio fritado . ^{[ 6 ]} La eficiencia de las ventanas electrocrómicas depende de las propiedades intrínsecas del recubrimiento, la ubicación del recubrimiento dentro de un sistema de ventanas y parámetros relacionados con el edificio en el que se utilizan. Además, la eficiencia del recubrimiento electrocrómico depende directamente de la cinética de crecimiento de dichas capas de película delgada, ya que las películas más delgadas y los recubrimientos no uniformes tienen una señal óptica menor en comparación con las películas más gruesas con mayor uniformidad que tienen mayor control y experimentan una mayor señal óptica. ^{[ 7 ]}

Estas ventanas suelen contener capas de tinte en respuesta a los aumentos de la luz solar incidente y para proteger de la radiación UV . Por ejemplo, el vidrio desarrollado por Gesimat tiene una capa de óxido de tungsteno, una capa de polivinil butiral y una capa de azul de Prusia intercaladas entre dos capas dobles de vidrio y vidrio dopado con flúor recubierto con óxido de estaño. ^{[ 8 ]} Las capas de óxido de tungsteno y azul de Prusia forman los polos positivo y negativo de una batería que utiliza la energía de la luz incidente. ^{[ 9 ]} El polivinil butiral (PVB) forma la capa central y actúa como electrolito polimérico. Esto permite el flujo de iones que, a su vez, genera una corriente.

Los espejos electrocrómicos utilizan una combinación de sensores optoelectrónicos y electrónica compleja que monitoriza tanto la luz ambiental como la intensidad de la luz que incide sobre la superficie. En cuanto el resplandor entra en contacto con la superficie, estos espejos atenúan automáticamente los reflejos de las luces intermitentes de los vehículos que circulan detrás por la noche, de modo que el conductor pueda verlos sin molestias. Sin embargo, estos espejos solo se atenúan en proporción a la cantidad de luz que incide sobre ellos. ^{[ 10 ]}

Las pantallas electrocrómicas pueden funcionar en dos modos: modo de reflexión, donde la luz u otra radiación incide sobre una superficie y se redirige, o modo de transmisión, donde la luz se transmite a través de un sustrato; la mayoría de las pantallas funcionan en modo de reflexión. Si bien los dispositivos electrocrómicos se consideran más "pasivos" ya que no emiten luz y necesitan iluminación externa para funcionar, se han propuesto recubrimientos electrocrómicos para pantallas planas y unidades de visualización (VDU). Por ejemplo, a principios de la década de 2000, se incluyó un recubrimiento electrocrómico en un iPod , y la pantalla Nanochromic superó a la del iPod original en cuanto a fidelidad de imagen y brillo. Los materiales electrocrómicos también se han utilizado en otras aplicaciones de visualización; sin embargo, la tecnología aún está en sus inicios y compite con las pantallas de cristal líquido (LCD) y su presencia en el mercado. Los dispositivos electrocrómicos presentan ventajas sobre los materiales sintetizados para producir optoelectrónica basada en LCD , como un consumo mínimo o nulo de energía para generar imágenes y la misma cantidad de energía necesaria para mantener las pantallas encendidas. Además, no existe restricción en el tamaño de dichos dispositivos, ya que este depende de la capacidad de fabricación y del número de electrodos. Sin embargo, su uso no es habitual debido a sus rápidos tiempos de respuesta, 𝜏, estimados mediante la ecuación l=(Dt)0.5. Para los electrocrómicos de tipo I (en fase líquida), el coeficiente de difusión es del orden de 10–7 ^cm² / ^s . En comparación, para los electrocrómicos de tipo III, el coeficiente de difusión es del orden de 10–12 ^cm² / s, lo que permite un tiempo de respuesta más prolongado, del orden de diez segundos ^, frente a casi un milisegundo en el caso de los dispositivos de tipo I. Para su comercialización, estas pantallas electrocrómicas deben optimizarse a nivel de procesamiento y síntesis de materiales para competir con las LCD en tecnologías de visualización avanzadas, más allá del iPod. ^{[ 11 ]}

Otras aplicaciones incluyen el tintado dinámico de gafas protectoras y viseras de cascos de motocicleta, así como papel especial para dibujar con un lápiz óptico.