Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2453883

(19)

RU

(11)

2453883

(13)

C2

(51) МПК G02F1/15 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 27.08.2012 - действует Пошлина: учтена за 5 год с 19.12.2011 по 18.12.2012

(21), (22) Заявка: 2009127384/28, 18.12.2007

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

18.12.2007

Приоритет(ы):

(30) Конвенционный приоритет:

18.12.2006 FR 0655610

25.06.2007 FR 0755985

(43) Дата публикации заявки: 27.01.2011

(45) Опубликовано: 20.06.2012

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: US 5912093 А, 15.06.1999. WO 02/40578 A1, 23.05.2002. US 2004/0012869 A1, 22.06.2004. SU 1126212 A, 23.11.1984.

(85) Дата начала рассмотрения заявки PCT на национальной фазе: 20.07.2009

(86) Заявка PCT:

FR 2007/052553 20071218

(87) Публикация заявки PCT:

WO 2008/084168 20080717

Адрес для переписки:

129090, Москва, ул.Б.Спасская, 25, стр.3, ООО "Юридическая фирма Городисский и Партнеры", пат.пов. Е.И.Емельянову, рег. 174

(72) Автор(ы):

ПИРУ Фабьенн (FR),

ПЕТИ Паскаль (FR),

АНДРО Аннабелль (DE)

(73) Патентообладатель(и):

СЭН-ГОБЭН ГЛАСС ФРАНС (FR)

(54) ЭЛЕКТРОЛИТНЫЙ МАТЕРИАЛ ЭЛЕКТРОУПРАВЛЯЕМОГО УСТРОЙСТВА, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ, СОДЕРЖАЩЕЕ ЕГО ЭЛЕКТРОУПРАВЛЯЕМОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УКАЗАННОГО УСТРОЙСТВА

(57) Реферат:

Изобретение относится к электролитному материалу электроуправляемого устройства с переменными оптическими/энергетическими свойствами. Материал содержит самоподдерживающуюся полимерную матрицу, полимеры которой выбраны из сополимеров этилен-винил ацетата (ЭВА) и поливинилиденфторида (ПВФ), при этом упомянутая матрица содержит соль или соли, выбранные из перхлората лития, трифторметансульфонатных или трифлатных солей, солей трифторметансульфонилимида и солей аммония, а также жидкость, растворяющую указанные соль или соли, причем указанная жидкость не растворяет указанную самоподдерживающуюся полимерную матрицу из ЭВА или ПВФ. Способ получения электроуправляемого устройства включает сборку разных составляющих его слоев путем каландрирования или ламинирования, возможно с нагревом. 4 н. и 11 з.п. ф-лы.

Настоящее изобретение относится к электролитному материалу электроуправляемого устройства, способу его получения, к содержащему его электроуправляемому устройству и к способу получения указанного устройства.

Такое электроуправляемое устройство называется устройством с переменными оптическими и/или энергетическими свойствами. Оно может быть определено в общем виде как содержащее следующую укладку слоев:

- первое основание с функцией стекла,

- первый слой с электронной проводимостью с соответствующим токоподводом,

- электроактивная система,

- второй слой с электронной проводимостью с соответствующим токоподводом и

- второе основание с функцией стекла.

Слоистые электроактивные системы содержат два слоя электроактивного материала, разделенные электролитом, причем электроактивный материал по меньшей мере одного из этих двух слоев является электрохромным. В случае, когда оба электроактивных материала являются электрохромными, они могут быть одинаковыми или разными. В случае, когда один из электроактивных материалов является электрохромным, а другой нет, этот другой играет роль контрэлектрода, не участвующего в процессе окрашивания и обесцвечивания системы. Под действием электрического тока ионные заряды электролита внедряются в один из слоев электрохромного материала и покидают другой слой электрохромного материала или контрэлектрода, получая цветовой контраст.

Международная заявка PCT WO 2005/008326 описывает активную систему, полученную способом, состоящим в:

- берут матрицы в виде пленки полиоксиэтилена, обычно называемого POE;

- осуществляют набухание этой матрицы в мономерном 3,4-этилендиокситиофене (EDOT);

- полимеризируют EDOT с получением пленки POE, на двух сторонах которой находится электрохромный полимер поли(3,4-этилендиокситиофен) (PEDOT);

- осуществляют набухание обработанной так пленки в растворителе (таком, как пропиленкарбонат), в котором растворена соль (такая, как перхлорат лития).

Преимуществом этой активной системы является наличие определенной механической прочности, другими словами то, что она является самоподдерживающейся.

Однако, как можно установить, получение активных систем сложное, то есть его трудно осуществить на промышленном уровне. Кроме того, контраст, который можно получить, а именно, отношение светопропускания в бесцветном состоянии к светопропусканию в окрашенном состоянии, в случае двух одинаковых электрохромных материалов не вполне удовлетворительное, часто довольно близко к 2, и система обычно достаточно темная, даже в бесцветном состоянии, со светопропусканием часто ниже 40%, даже 25%.

Таким образом, решение, предложенное в WO 2005/008326, не позволяет с выгодой заменить существующее в настоящее время решение, которое состоит в использовании желатинированного электролита (см., например, EP 0880189 B1; US 7038828 B2).

Когда используют желатинированный электролит в целях предания электролиту некоторой прочности вводят, например, полимер PEDOT, полианилин или полипиррол, в зону "резервуара" между двумя слоями электрохромного материала, или между слоем электрохромного материала или слоем контрэлектрода, причем каждый из этих двух рассматриваемых слоев находится в контакте со слоем с электронной проводимостью (таким, как TCO - английское сокращение от "transparent conductive oxide"). Желатинированный электролит состоит из полимера, преполимера (например, ПММА, POE) или мономера в смеси с растворителем и растворенной солью, и после помещения в зону "резервуара" электроуправляемого устройства его можно, например, нагреть, чтобы вызвать сшивку полимера, преполимера или полимеризацию мономера.

Помимо того, что в промышленности нелегко вводить в резервуар гель или раствор, который будет затем превращен в гель, электролитные материалы, описанные ранее, не являются самоподдерживающимися. Это решение нельзя с успехом применять с устройствами, которые могут иметь большие размеры (например, оконные стекла), которые применяются в вертикальном положении и для которых внутри резервуара происходит смещение среды под действием своего веса, в результате чего возникает опасность, если оба основания недостаточно усилены периферическим соединением, разрыва в стекле из-за гидростатического давления, которое приводит к выпучиванию стекла. Кроме того, эти электролиты в виде гелей содержат большие количества растворителя(ей), которые способны взаимодействовать с окружающим материалом, что рискует вызвать или облегчить расслоение двух оснований стекла.

Чтобы отвердить гель, можно использовать смесь, содержащую шарики полимера, растворитель и соль (см. заявку на европейский патент EP 1560064 A1 и международную заявку PCT WO 2004/085567 A2), которую после помещения в зону "резервуара" подвергают нагреву, чтобы образовать прозрачный гель. Это решение позволяет получить очень вязкие гели, содержащие меньше растворителя.

Однако заполнение резервуара остается сложным для осуществления этапом, и система рискует иметь посредственное оптическое пропускание, если полимерные шарики не вполне растворяются и если их коэффициент преломления будет отличаться от такового для остальной части геля.

Из международной заявки PCT WO 02/040578 известна также пленка поливинилацеталя, как поливинилбутираль, которая может играть роль электролита и прослойки при ламинировании. Однако этот продукт должен вводиться в состав электролита до формования в виде прослойки и было известно, в частности, что он эффективен с определенными электрохромными материалами, такими как берлинская лазурь или оксид вольфрама. Из-за недостатка гибкости в рецептуре этот продукт рискует быть намного менее эффективным и даже не совместимым с другими электроактивными материалами, такими, например, как PEDOT.

Пытаясь разрешить комплекс поставленных задач, фирма-заявитель предлагает теперь новое оригинальное решение, основанное на самоподдерживающейся электролитной системе, выполненной с возможностью проводить хорошие характеристики контраста и быть легкой в получении и применении, тем самым подходящей для использования в любых электроуправляемых устройствах, каков бы ни был их размер.

Таким образом, объектом настоящего изобретения является электролитный материал электроуправляемого устройства с переменными оптическими/энергетическими свойствами, отличающийся тем, что он содержит самоподдерживающуюся полимерную матрицу, которая заключает внутри себя ионные заряды, а также жидкость, растворяющую указанные ионные заряды, причем указанная жидкость не растворяет указанную самоподдерживающуюся полимерную матрицу, причем эта последняя выбирается так, чтобы обеспечить канал перколяции указанным ионным зарядам, а полимер или полимеры полимерной матрицы выбираются так, чтобы они могли выдерживать условия ламинирования и каландрирования, при необходимости при нагревании.

Электролитный материал по изобретению благоприятно является прозрачным материалом.

Ионные заряды могут находиться по меньшей мере на одной ионной соли и/или по меньшей мере на одной кислоте, растворенной в указанной жидкости, и/или на указанной самоподдерживающейся полимерной матрице.

Растворяющая жидкость может состоять из одного растворителя или смеси растворителей, и/или по меньшей мере одной ионной жидкости или соли, жидкой при температуре среды, причем указанная ионная жидкость, или расплавленная соль, или указанные ионные жидкости или расплавленные соли, составляющие в этом случае растворяющую жидкость, несут ионные заряды, которые представляют собой все или часть ионных зарядов, заключенных в указанном электролитном материале.

Ионная соль или соли могут быть выбраны из перхлората лития, трифторметансульфонатных или трифлатных солей, трифторметансульфонилимидных солей и солей аммония.

Кислота или кислоты могут быть выбраны из серной кислоты (H 2 SO 4 ), трифлатной кислоты (CF 3 SO 3 H), фосфорной кислоты (H 3 PO 4 ) и полифосфорной кислоты (H n+2 P n O 3n+1 ). Концентрация ионной соли, или солей, и/или кислоты, или кислот в растворителе или смеси растворителей, в частности, меньше или равна 5 моль/литр, предпочтительно меньше или равна 2 моля/литр, еще более предпочтительно меньше или равна 1 моль/литр.

Растворитель или каждый из растворителей может быть выбран из растворителей с температурой кипения, равной по меньшей мере 95°C, предпочтительно по меньшей мере 150°C.

Растворитель или растворители могут быть выбраны из диметилсульфоксида, N,N-диметилформамида, N,N-диметилацетамида, пропиленкарбоната, этиленкарбоната, N-метил-2-пирролидона (1-метил-2-пирролидинон), гамма-бутиролактона, этиленгликолей, спиртов, кетонов, нитрилов и воды.

Ионная жидкость или жидкости могут быть выбраны из солей имидазолия, таких как 1-этил-3-метилимидазолий тетрафторборат (emim-BF 4 ), 1-этил-3-метилимидазолий трифторметансульфонат (emim-CF 3 SO 3 ), 1-этил-3-метилимидазолий бис(трифторметилсульфонил)имид (emim-N(CF 3 SO 2 ) 2 , или emim-TSFI) и 1-бутил-3-метилимидазолий бис(трифторметилсульфонил)имид (bmim-N(CF 3 SO 2 ) 2 , или bmim-TSFI).

Самоподдерживающаяся полимерная матрица может состоять по меньшей мере из одного полимерного слоя, внутрь которого проникла указанная жидкость.

Полимер или полимеры матрицы и жидкость могут быть выбраны так, чтобы активная самоподдерживающаяся среда выдерживала температуру, соответствующую температуре, необходимой для позднейшего этапа ламинирования или каландрирования, а именно температуре по меньшей мере 80°C, в частности, по меньшей мере 100°C.

Полимер, составляющий по меньшей мере один слой, может быть гомо- или сополимером, находящимся в виде непористой пленки, но способной набухать в указанной жидкости.

Пленка имеет толщину, в частности, ниже 1000 мкм, предпочтительно от 100 до 800 мкм, более предпочтительно от 100 до 700 мкм.

Полимер, составляющий по меньшей мере один слой, может также быть гомо- или сополимером, находящимся в виде пористой пленки, причем указанная пористая пленка в известных случаях способна набухать в жидкости, содержащей ионные заряды, и причем ее пористость после набухание выбирается так, чтобы позволить перколяцию ионных зарядов вглубь пленки, пропитанной жидкостью.

В таком случае указанная пленка имеет, в частности, толщину ниже 1 мм, предпочтительно ниже 1000 мкм, более предпочтительно от 100 до 800 мкм и еще более предпочтительно от 100 до 700 мкм.

Полимерный материал, образующий по меньшей мере один слой, может быть выбран из:

- гомо- или сополимеров, не содержащих ионных зарядов, в этом случае заряды находятся по меньшей мере на одной ионной соли или растворенной кислоте, и/или по меньшей мере на одной ионной жидкости или расплавленной соли;

- гомо- или сополимеров, содержащих ионные заряды, в этом случае дополнительные заряды, позволяющие повысить скорость перколяции, могут находиться по меньшей мере на одной ионной соли или растворенной кислоте и/или по меньшей мере на одной ионной жидкости или расплавленной соли; и

- смесей по меньшей мере одного гомо- или сополимера, не имеющего ионных зарядов, и по меньшей мере одного гомо- или сополимера, содержащего ионные заряды, в этом случае дополнительные заряды, позволяющие повысить скорость перколяции, могут находиться по меньшей мере на одной ионной соли или растворенной кислоте, и/или по меньшей мере на одной ионной жидкости или расплавленной соли.

Полимерная матрица может быть образована пленкой на основе гомо- или сополимера, содержащей ионные заряды, который сам по себе способен образовать пленку, в принципе способную обеспечить искомую скорость перколяции для ионных зарядов или более высокую скорость перколяции, и гомо- или сополимера, содержащего или не содержащего ионные заряды, который сам по себе способен дать пленку, необязательно позволяющую обеспечить искомую скорость перколяции, но в принципе способную обеспечить механическую прочность, причем содержание каждого из этих гомо- или сополимеров регулируется так, чтобы одновременно обеспечить искомую скорость перколяции и механическую прочность полученной самоподдерживающейся матрицы.

Полимер или полимеры полимерной матрицы, не содержащей ионных зарядов, могут быть выбраны из сополимеров этилена, винилацетата и при необходимости по меньшей мере одного другого сомономера, таких как сополимеры этилена с винилацетатом (ЭВА); из полиуретана (ПУ); поливинилбутираля (PVB); полиимидов (PI); полиамидов (PA); полистирола (ПС); поливинилиденфторида (ПВДФ); полиэфирэфиркетонов (PEEK); полиоксиэтилена (POE); сополимеров эпихлоргидрина и полиметилметакрилата (ПММА).

Полимеры выбираются из одного и того же семейства, приготовлены ли они в виде пористых или непористых пленок, а пористость придается порообразователем, использующимся при получении пленки.

В качестве предпочтительных полимеров в случае непористых пленок можно назвать полиуретан (ПУ) или сополимеры этилена с винилацетатом (ЭВА).

В качестве предпочтительных полимеров в случае пористых пленок можно назвать поливинилиденфторид.

Полимер или полимеры полимерной матрицы, несущей ионные заряды, или полиэлектролиты могут быть выбраны из сульфонированных полимеров, которые подверглись обмену ионов H + групп SO 3 H на ионы желаемых ионных зарядов, причем этот ионный обмен проводится до и/или одновременно с набуханием полиэлектролита в жидкости, содержащей ионные заряды.

Сульфонированный полимер может быть выбран из сульфонированных сополимеров тетрафторэтилена, сульфонированных полистиролов (PSS), сульфонированных полистирольных сополимеров, поли-2-акриламидо-2-метил-1-пропансульфоновой кислоты (PAMPS), сульфонированных полиэфирэфиркетонов (PEEK) и сульфонированных полиимидов.

Самоподдерживающаяся полимерная матрица или подложка может содержать от одного до трех слоев. Она, в частности, имеет толщину меньше 1000 мкм, предпочтительно от 100 до 800 мкм, еще более предпочтительно от 100 до 700 мкм.

Когда подложка содержит по меньшей мере два слоя, укладка по меньшей мере двух слоев могла быть проведена, начиная со слоев электролитных и/или неэлектролитных полимеров, до просачивания жидкости вглубь, затем путем набухания в указанной жидкости.

Когда подложка содержит три слоя, два наружных слоя укладки могут быть слабо набухающими слоями, чтобы способствовать механической прочности указанного материала, а центральный слой является сильно набухающим слоем, чтобы способствовать скорости перколяции ионных зарядов.

Электролитный материал по изобретению благоприятно имеет электропроводность 10 -4 См/см.

Самоподдерживающаяся полимерная матрица может быть наноструктурирована путем введения зарядов или неорганических наночастиц, в частности, наночастиц SiO 2 , из расчета, в частности, нескольких процентов от массы полимера в подложке. Это позволяет улучшить определенные свойства указанной подложки, такие как механическая прочность.

Объектом настоящего изобретения является также способ получения электролитного материала, какой определен выше, отличающийся тем, что смешивают полимерные гранулы с растворителем и, если желательно получить пористую полимерную матрицу, с порообразователем, охлаждают полученную композицию на подложке и после испарения растворителя, удаляют порообразователь, например, промывкой в соответствующем растворителе, если он не был удален при вышеуказанном испарении растворителя, снимают полученную в результате самоподдерживающуюся пленку, затем проводят пропитку указанной пленки растворяющей жидкостью электроактивной системы и затем при необходимости проводят стекание.

Можно провести погружение на период от 2 минут до 3 часов. Погружение можно провести при нагревании, например, при температуре от 40 до 80°C.

Можно также провести погружение с применением ультразвука для облегчения проникания растворяющей жидкости в матрицу.

Объектом настоящего изобретения является также набор для получения электролитного материала, какой определен выше, отличающийся тем, что он состоит из:

- самоподдерживающейся полимерной матрицы, какая определена выше; и

- жидкости, растворяющей ионные заряды, какая определена выше, в которой были растворены указанные ионные заряды.

Настоящее изобретение относится также к электроуправляемому устройству с переменными оптическими/энергетическими свойствами, содержащему электролитный материал, какой определен выше.

В частности, указанное электроуправляемое устройство содержит следующую последовательность слоев:

- первое основание с функцией стекла;

- первый слой с электронной проводимостью с соответствующим токопроводом;

- первый слой электроактивного материала - резервуара ионных зарядов, реагирующий на ток;

- указанный электролитный материал;

- второй слой электроактивного материала - резервуара ионных зарядов, реагирующий на ток;

- второй слой с электронной проводимостью с соответствующим токопроводом; и

- второе основание с функцией стекла,

причем по меньшей мере один из двух слоев электроактивного материала является электрохромным, способным изменять цвет под действием электрического тока, и ионные заряды электролитного материала внедряются в один из слоев электроактивного материала и покидают другой слой электроактивного материала при приложении тока, чтобы получить цветовой контраст между двумя слоями электроактивного материала.

Основания с функцией стекла выбраны, в частности, из стекла (флоат-стекло и т.д.) и прозрачных полимеров, таких как полиметилметакрилат (ПММА), поликарбонат (PC), полиэтилентерефталат (PET), полиэтиленнафтоат (PEN) и сополимеры циклоолефинов (COC).

Слоями с электронной проводимостью являются, в частности, слои металлического типа, такие как слои серебра, золота, платины и меди; или слои типа прозрачного проводящего оксида (TCO), такие как слои оксида индия, легированного оловом (In 2 O 3 :Sn или ITO), оксида индия, легированного сурьмой (In 2 O 3 :Sb), оксида олова, легированного фтором (SnO 2 :F), и оксида цинка, легированного алюминием (ZnO:Al); или многослойные структуры типа TCO/металл/TCO, причем TCO и металл выбраны, в частности, из перечисленных выше; или многослойные структуры типа NiCr/металл/NiCr, причем металл, в частности, выбран из перечисленных выше.

Когда электрохромная система предназначена для работы в пропускании, электропроводящие материалы обычно являются прозрачными оксидами, электронная проводимость которых усилена легированием, такими как In 2 O 3 :Sn, In 2 O 3 :Sb, ZnO:Al или SnO 2 :F. Часто привлекается оксид индия, легированный оловом (In 2 O 3 :Sn или ITO), за его высокую электронную проводимость и низкое поглощение света. Когда система предназначена для работы в отражении, один из электропроводящих материалов может иметь металлическую природу.

Оба слоя электроактивного материала могут быть одинаковыми слоями электрохромного материала. Два слоя электроактивного электрохромного материала могут быть разными, в частности, иметь дополнительную окраску, причем один из них может иметь анодную окраску, а другой катодную окраску. Согласно другой возможности, один из слоев электроактивного материала является электрохромным слоем, а другой слой электроактивного материала неэлектрохромным, только играя роль резервуара ионных зарядов или контрэлектрода.

Электрохромный материалы или материалы могут быть выбраны, в частности, из:

(1) неорганических материалов, таких, как оксиды вольфрама, никеля, иридия, ниобия, олова, висмута, ванадия, никеля, сурьмы и тантала, по отдельности или в смеси двух или более из них; при необходимости в смеси с по меньшей мере одним дополнительным металлом, таким как титан, тантал или рений;

(2) органических материалов, таких как полимеры с электронной проводимостью, как производные политиофена, полипиррола или полианилина;

(3) комплексов, таких как берлинская лазурь;

(4) металлополимеров;

(5) комбинаций по меньшей мере двух электрохромных материалов, выбранных по меньшей мере из двух семейств (1)-(4).

Одним из наиболее изученных и чаще всего используемых электрохромных материалов является оксид вольфрама, который переходит от голубой окраски к прозрачной в зависимости от его состояния внедрения зарядов. Это - электрохромный материал с катодной окраской, то есть его окрашенное состояние соответствует состоянию внедрения (или восстановленному состоянию), а его бесцветное состояние соответствует состоянию выведения (или окисленному).

При создании электрохромной системы из 5 слоев принято сочетать в ней электрохромный материал анодной окраски, такой как оксид никеля или оксид иридия, механизм окрашивания которых является взаимно дополняющими. Это приводит к усилению цветового контраста системы. Все названные выше материалы имеют неорганическую природу, но можно также сочетать с неорганическими электрохромными материалами такие комплексы, как берлинская лазурь, или металлополимеры, или также органические материалы, как полимеры с электронной проводимостью (производные политиофена, полипиррола или полианилина и т.д.), даже используя всего одну категорию этих материалов.

Неэлектрохромный электроактивный материал может быть оптически нейтральным материалом в рассматриваемых состояниях окисления, таким как оксид ванадия. Контрэлектрод также может состоять из тонкого слоя серебра или из тонкого слоя углерода, очень проводящего. Для повышения прозрачности эти материалы могут быть наноструктурированы.

Электроуправляемое устройство по настоящему изобретению выполнено так, чтобы образовывать, в частности:

- крышу автомобиля, активируемую автономно, или боковое или заднее окно автомобиля, или зеркало заднего вида;

- ветровое стекло или часть ветрового стекла автомобиля, самолета или корабля, крышу автомобиля;

- иллюминатор самолета;

- информационное табло для графической и/или буквенно-цифровой информации;

- внутреннее или наружное остекление зданий;

- окно в крыше;

- витрину, прилавок магазина;

- защитное остекление объекта типа панели;

- противоослепляющий экран компьютера;

- стеклянную мебель;

- разделительную перегородку для двух помещений внутри здания.

Электроуправляемое устройство действует в пропускании или в отражении.

Основания могут быть светопропускающими, плоскими или выгнутыми, бесцветными или окрашенными в массе, матовыми или непрозрачными, в форме многоугольника или по меньшей мере в частично искривленной форме. По меньшей мере одно из оснований может включать в себя другую функцию, такую как функция контроля солнечного излучения, противоотражательная или функция самоочищения.

Настоящее изобретение относится также к способу получения электроуправляемого устройства, какое определено выше, отличающемуся тем, что разные составляющие его слои собирают каландрованием или ламинированием, при необходимости при нагревании.

В случае, когда указанное электроуправляемое устройство предназначено для образования оконного стекла, вышеуказанный способ включает также сборку различных слоев в простое стекло или стеклопакет.

Наконец, настоящее изобретение относится к простому стеклу или стеклопакету, отличающемуся тем, что оно содержит электроуправляемое устройство, какое определено выше.

Следующие примеры иллюстрируют настоящее изобретение, однако не ограничивают его объем. В этих примерах были использованы следующие сокращения:

-ПУ: полиуретан

-ПК: пропиленкарбонат

-ЭВА: сополимер этилена с винилацетатом

-NMP: N-метил-2-пирролидон

-PEDOT: поли(3,4-этилендиокситиофен)

-PSS: полистиролсульфонат

-ПВДФ: поливинилиденфторид

Смесь PEDOT/PSS, использованная в примерах, выпускается фирмой BAYER под названием Baytron®.

Используется смола ПУ или пленка ПУ, выпускаемые фирмами Huntsman, Argotec, Noveon, Polymar, Deerfield Urethane или же Stevens Urethane.

Используется пленка ЭВА, выпускаемая фирмами Bridgestone, Dupont, Takemeruto, Sekisui, Tosoh.

Используется порошок ПВФ, выпускаемый фирмой Arkema под названием Kynar®, Kynarflex® или Powerflex®.

Стекло, используемое в этих примерах, было стеклом, снабженным электропроводным слоем с SnO 2 :F, или ITO.

Полиоксиэтилен, используемый в сравнительном примере, произведен фирмой Dai Ichi Kogyo Seiyaku под названием Elexcel®.

Пример 1: Получение самоподдерживающейся электролитной пленки по изобретению

Чтобы удостовериться, что ПК способен набухать в пленку ПУ толщиной 100 микрон, были проведены тесты на набухание. Заранее взвешивали 5 образцов из ПУ и затем погружали их на 1 ч при 20°C в ПК. Затем пленки снова взвешивали после простого стекания и после вытирания бумагой. Измерения, проведенные на пленках после простого стекания, показали увеличение массы на 62%-68%. Измерения, проведенные на вытертых пленках, показали увеличение массы на 18%-21%. Таким образом, представляется ясным, что ПК не только адсорбируется на поверхности ПУ, но также проникает вглубь пленки.

Самоподдерживающаяся электролитная пленка была получена пропиткой квадратного куска размером 5×5 см 2 пленки ПУ толщиной 100 микрон раствором 0,5 M перхлората лития в ПК.

Самоподдерживающуюся пленку электролита вынимали из раствора перхлората лития в ПК после 1 ч пропитки при 20°C и давали стечь.

Пример 2: Получение самоподдерживающейся электролитной пленки по изобретению

Пленка ПВФ получена отливкой на стеклянной пластинке раствора, содержащего 15 вес.% Kynarflex® 2751, 30 вес.% дибутилфталата и 12 вес.% оксида кремния в ацетоне.

Пленку снимали со стеклянной пластинки струйкой воды. После сушки пленка имела толщину около 40 микрон.

Затем пленку ПВФ промывали 30 минут простым эфиром, затем пропитывали 5 минут раствором 0,5 M перхлората лития в ПК.

Пример 3: Получение самоподдерживающейся электролитной пленки по изобретению

Чтобы проверить, что NMP способен набухать в пленке ЭВА толщиной 200 микрон, были проведены тесты на набухание. Заранее взвешивали 5 образцов ЭВА и затем погружали на 1 ч при 20°C в NMP. Затем пленки снова взвешивали после простого стекания и после вытирания бумагой. Измерения, проведенные на пленках после простого стекания, показали увеличение массы на 70%-78%. Измерения, проведенные на вытертых пленках, показали увеличение массы на 41% и 42%. Таким образом, представляется ясным, что NMP не только адсорбируется на поверхности ЭВА, но также проникает вглубь пленки.

Самоподдерживающаяся электролитная пленка была получена пропиткой квадратного куска размером 5×5 см 2 пленки ЭВА толщиной 200 микрон раствором 0,25 M перхлората лития в NMP.

Самоподдерживающуюся пленку электролита вынимали из раствора перхлората лития в NMP после 1 ч пропитки при 20°C и давали стечь.

Пример 4: Изготовление электрохромной ячейки с электролитной пленкой из примера 1 и PEDOT/PSS

Затем с помощью самоподдерживающейся электролитной пленки из примера 1 делали электрохромную ячейку. Было проведено два осаждения PEDOT/PSS путем выливания на два стекла типа K-стекла.

Сразу после того, как осажденные слои PEDOT/PSS высохли, одну из двух пластинок восстанавливали в растворе 1 M перхлората лития в ацетонитриле. После восстановления K-стекло, покрытое восстановленным слоем PEDOT/PSS, промывали этанолом, затем сушили обдувкой.

Затем стекшую электролитную пленку помещали на K-стекло, покрытое PEDOT/PSS (пластинка не восстановлена). Вокруг электролита помещали двусторонний адгезив. Наконец, K-стекло, покрытое восстановленным слоем PEDOT/PSS, помещали поверх электролитной пленки, чтобы завершить ячейку.

Затем ячейку автоклавировали при 95°C и периметр электрохромной ячейки окружали эпоксидным клеем, который играет роль капсулы и позволяет усилить сцепление между двумя стеклянными основаниями и электролитной пленкой.

Полученная таким путем электрохромная ячейка имеет светопропускание 37% в бесцветном состоянии, при коротком замыкании, и 19% через 2 минуты при 2В.

Пример 5: Изготовление электрохромной ячейки с электролитной пленкой из примера 2 и PEDOT/PSS

Электрохромную ячейку делали с помощью самоподдерживающейся электролитной пленки из примера 2, точно следуя протоколу, описанному в примере 4.

Полученная таким путем электрохромная ячейка имеет светопропускание 38% в бесцветном состоянии, при коротком замыкании, и 19% через 2 минуты при 2В.

Пример 6 (сравнительный): Получение электрохромной ячейки с электролитом на основе геля и PEDOT/PSS

В целях сравнения электрохромную ячейку делали согласно описанному выше способу, но с электролитом типа полимерного геля.

В этой ячейке электролит является гелем, состоящим из 60 вес.% смолы на основе полиоксиэтилена, 36 вес.% 1-этил-3-метилимидазолий бис(трифторметилсульфонил)имида и 4 вес.% бис(трифторметилсульфонил)имида лития. Этот гель осаждали с помощью пленкографии на толщину 100 микрон.

Полученная таким путем электрохромная ячейка имеет светопропускание 31% в бесцветном состоянии, при коротком замыкании, и 20% через 2 минуты при 2В.

Пример 7: Изготовление электрохромной ячейки с электролитной пленкой из примера 1 и неорганическими электрохромными слоями

Затем делали электрохромную ячейку с помощью самоподдерживающейся электролитной пленки из примера 1. Электрохромный слой и слой контрэлектрода являются соответственно слоями оксида вольфрама и оксида иридия, полученными магнетронным напылением на стекло, покрытое проводящим слоем ITO.

Затем, после того как электролитная пленка стекла, ее помещали на одно из двух оснований. Затем ячейку закрывали с помощью другого основания и герметично скрепляли с помощью двустороннего адгезива.

Затем ячейку автоклавировали при 95°C и периметр электрохромной ячейки окружали эпоксидным клеем, который играет роль капсулы и позволял усилить сцепление между двумя стеклянными основаниями и электролитной пленкой.

Полученная таким путем электрохромная ячейка имеет светопропускание 55% в бесцветном состоянии, через 2 мин при 1 В, и 24% через 2 минуты при -1,5 В.

Пример 8: Изготовление электрохромной ячейки с электролитной пленкой из примера 3 и PEDOT/PSS

Затем делали электрохромную ячейку с помощью самоподдерживающейся электролитной пленки из примера 3. Проводили осаждение двух слоев PEDOT/PSS и использовали, как описано в примере 4. После того, как электролитная пленка стекла, ее помещали на К-стекло, покрытое PEDOT/PSS (пластина не восстановлена). Наконец, вокруг электролита помещали двусторонний адгезив, и K-стекло, покрытое восстановленным слоем PEDOT/PSS, помещали на электролитную пленку, чтобы завершить ячейку.

Затем ячейку нагревали до 80°C и периметр электрохромной ячейки окружали эпоксидным клеем, который играл роль капсулы и позволял усилить сцепление между двумя стеклянными основаниями и электролитной пленкой.

Полученная таким путем электрохромная ячейка имеет светопропускание 40% в бесцветном состоянии, при коротком замыкании, и 25% через 2 минуты при 2 В.

Формула изобретения

1. Электролитный материал электроуправляемого устройства с переменными оптическими/энергетическими свойствами, отличающийся тем, что он содержит самоподдерживающуюся полимерную матрицу, полимеры которой выбраны из сополимеров этилен-винил ацетата (ЭВА) и поливинилиденфторида (ПВФ), при этом упомянутая матрица содержит соль или соли, выбранные из перхлората лития, трифторметансульфонатных или трифлатных солей, солей трифторметансульфонилимида и солей аммония, а также жидкость, растворяющую указанные соль или соли, причем указанная жидкость не растворяет указанную самоподдерживающуюся полимерную матрицу из ЭВА или ПВФ.

2. Электролитный материал по п.1, отличающийся тем, что жидкость, растворяющая соль или соли, выбирается из диметилсульфоксида, N,N-диметилформамида, N,N-диметилацетамида, пропиленкарбоната, этиленкарбоната, N-метил-2-пирролидона (1-метил-2-пирролидинон), гамма-бутиролактона, этиленгликолей, спиртов, кетонов, нитрилов и воды.

3. Электролитный материал по п.1, отличающийся тем, что самоподдерживающаяся полимерная матрица из ЭВА или ПВФ имеет толщину менее 1000 мкм, предпочтительно от 100 до 800 мкм, более предпочтительно от 100 до 700 мкм.

4. Электролитный материал по п.1, отличающийся тем, что он имеет проводимость 10 -4 С/см.

5. Электролитный материал по п.1, отличающийся тем, что самоподдерживающаяся полимерная матрица наноструктурирована путем введения заряженных наночастиц или неорганических наночастиц, в частности наночастиц SiO 2 .

6. Способ получения электролитного материала по пп.1-5, отличающийся тем, что смешивают гранулы полимера ЭВА или ПВФ с растворителем и, если нужно получить пористую полимерную матрицу, с порообразователем, охлаждают полученную композицию на подложке, и после испарения растворителя удаляют порообразователь промывкой в соответствующем растворителе, затем пропитывают указанную пленку жидкостью, растворяющей указанные соль или соли, и затем при необходимости осуществляют удаление жидкости.

7. Набор для получения электроактивного материала по пп.1-5, отличающийся тем, что он содержит:

- самоподдерживающуюся полимерную матрицу из ЭВА или ПВФ по пп.1-5; и

- жидкость для растворения соли или солей, в которой были растворены упомянутые соль или соли.

8. Электроуправляемое устройство с переменными оптическими/энергетическими свойствами, содержащее электролитный материал по любому из пп.1-5.

9. Электроуправляемое устройство по п.8, отличающееся тем, что оно содержит следующую последовательность слоев:

- первое основание с функцией стекла;

- первый слой с электронной проводимостью с соответствующим токопроводом;

- первый слой электроактивного материала - резервуара ионных зарядов, реагирующий на ток;

- указанный электролитный материал;

- второй слой электроактивного материала - резервуара ионных зарядов, реагирующий на ток;

- второй слой с электронной проводимостью с соответствующим токопроводом; и

- второе основание с функцией стекла,

причем по меньшей мере один из двух слоев электроактивного материала является электрохромным, выполненным с возможностью изменять цвет под действием электрического тока, причем под воздействием тока соль или соли электролитного материала внедряются в один из слоев электроактивного материала и покидают другой слой электроактивного материала, для обеспечения цветового контраста между двумя слоями электроактивного материала.

10. Электроуправляемое устройство по п.9, отличающееся тем, что основания с функцией стекла выбраны из полиметилметакрилата (ПММА), поликарбоната (PC), полиэтилентерефталата (ПЭТ), полиэтиленнафтоата (PEN) и сополимеров циклоолефинов (СОС).

11. Электроуправляемое устройство по п.9, отличающееся тем, что слои с электронной проводимостью являются слоями металлического типа, такими, как слои серебра, золота, платины и меди; или слоями типа прозрачных проводящих оксидов (ТСО), таких, как слои оксида индия, легированного оловом (In 2 O 3 :Sn или ITO), оксида индия, легированного сурьмой (In 2 O 3 :Sb), оксида олова, легированного фтором (SnO 2 :F), и оксида цинка, легированного алюминием (ZnO:Al); или многослойными структурами типа ТСО/металл/ТСО, причем ТСО и металл выбраны, в частности, из перечисленных выше; или многослойными структурами типа NiCr/металл/NiCr, причем металл выбран, в частности, из перечисленных выше.

12. Электроуправляемое устройство по п.9, отличающееся тем, что оба слоя электроактивного материала являются слоями одного и того же электрохромного материала.

13. Электроуправляемое устройство по п.9, отличающееся тем, что оба слоя электрохромного электроактивного материала различны, в частности, имеют дополнительное окрашивание, причем один из них имеет анодную окраску, а другой катодную окраску.

14. Электроуправляемое устройство по п.9, отличающееся тем, что один из слоев электроактивного материала является электрохромным слоем, а другой слой электроактивного материала неэлектрохромным, играя только роль резервуара ионных зарядов или контрэлектрода.

15. Электроуправляемое устройство по п.9, отличающееся тем, что электрохромный материал или материалы выбраны из:

(1) неорганических материалов, таких как оксиды вольфрама, никеля, иридия, ниобия, олова, висмута, ванадия, никеля, сурьмы и тантала, по отдельности или в смеси двух или более из них; при необходимости в смеси по меньшей мере с одним дополнительным металлом, таким как титан, тантал или рений;

(2) органических материалов, таких как полимеры с электропроводимостью, как производные политиофена, полипиррола или полианилина;

(3) комплексов, таких как берлинская лазурь;

(4) металлополимеров;

(5) комбинаций по меньшей мере двух электрохромных материалов, выбранных по меньшей мере из двух семейств (1)-(4).