ITRM930028A1 - Vetro elettrocromico per auto ed edilizia. - Google Patents
Vetro elettrocromico per auto ed edilizia.Info
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Description
DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE INDUSTRIALE dal titolo :
"VETRO ELETTROCROMICO PER AUTO ED EDILIZIA"
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo elettrocromico trasparente particolarmente adatto ad essere utilizzato nel campo dell'edilizia e dell'auto come vetro capace di variare la propria trasmissione luminosa in risposta all'applicazione di un campo elettrico.
Nella descrizione che segue tale dispositivo viene chiamato vetro elettrocromico: esso ? un complesso formato da lastre di vetro unite insieme ad opportuni elementi conduttori.
I vetri elettrocromici rappresentano un importante progresso nell'impiego del vetro, sia nel campo dell'edilizia che dell'auto, in quanto essi possono cambiare a piacimento la loro trasparenza, quando un campo elettrico viene applicato per un tempo determinato.
Un esempio di dispositivo elettrocromico presente da anni sul mercato ? quello del display utilizzato negli orologi digitali.
Un vetro elettrocromico atto ad essere utilizzato nel campo dell'edilizia, per esempio come vetrata, e dell'auto, per esempio come tetto trasparente, presenta dimensioni molto pi? grandi dei display per orologio e deve garantire una adeguata trasparenza; inoltre la variazione di colore, cio? il passaggio dallo stato opaco a quello trasparente e viceversa deve avvenire non solo in tempi sufficientemente rapidi ma anche in modo uniforme su tutta la superficie.
Un inconveniente, che ? diretta conseguenza delle grandi dimensioni dei vetri per edilizia e per auto rispetto al display, consiste proprio nel fatto che ? molto difficile ottenere una colorazione uniforme su tutta la superficie, in tempi sufficientemente rapidi; inoltre nel caso di superiici grandi la disuniformit di colore appare evidentissima, generando problemi di carattere funzionale oltre che uno sgradevole effetto estetico.
Scopo della presente invenzione ? quello di superare l'inconveniente sopra citato, fornendo un dispositivo elettrocromico che permette una colorazione uniforme, in tempi sufficientemente rapidi, di tutta la superficie, rendendolo quindi atto ad essere utilizzato in dimensioni grandi nel campo dell'auto e dell'edilizia.
Lo scopo della presente invenzione viene raggiunto grazie all'utilizzo, nella realizzazione del dispositivo elettrocromico, di una pluralit? di elementi, opportunamente scelti e combinati fra di loro: viene infatti usato un polimero elettrolita opportunamente preparato, la cui conduttivit? ? sufficientemente alta da evitare lo svuotamento dello ione colorante durante la fase di colorazione e quindi collabora al mantenimento di una buona uniformit? di colorazione; vengono usati substrati trasparenti conduttori con una resistivit? non superiore a 20 ohms quadri; viene usato come materiale di un primo elettrodo attivo l'ossido di tungsteno (W03) che ? in grado di accettare e restituire lo ione colorante (il litio) nella misura richiesta; come materiale di un secondo elettrodo attivo viene impiegato l'ossido di vanadio oppure una miscela opportuna di ossido di vanadio/ossido di molibdeno (nV205/Mo03) ; viene impiegato inoltre un elettrodo di riferimento per non superare determinati valori limiti del potenziale, allo scopo di garantire una lunga durata della cella; vengono utilizzati adatti materiali di sigillatura atti a sigillare le pareti del dispositivo cos? formato.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione saranno meglio compresi con l'ausilio della figura e dell'esempio che seguono, dati a solo titolo esemplificativo:
la figura 1 ? una vista in sezione del vetro elettrocromico realizzato secondo la presente invenzione.
Con riferimento alla figura 1 il vetro elettrocromico oggetto della presente invenzione ? costituito da due substrati trasparenti 1 e 9 rivestiti, sulla superficie interna, di uno strato sottile 2 e 8 di ossido di stagno o di una miscela di ossido di indio e di ossido di stagno.
Il valore della resistenza di detti strati sottili ? preferibilmente compreso fra 15 e 20 ohms quadri.
Vantaggiosamente vengono utilizzate, nel caso sia necessario, sottili linee metalliche, per esempio argento, applicate preferibilmente per serigrafia, per abbassare ulteriormente i valori di resistenza di detti strati conduttori.
Gli elettrodi attivi trasparenti 3 e 7 sono rispettivamente costituiti, lo strato 3 da uno strato sottile di spessore compreso fra 2500 e 7000 A di ossido di tungsteno e lo strato 7 da uno strato sottile di spessore compreso fra 1000 e 3000 A di ossido di vanadio oppure di nV205/Mo0 dove n pu? assumere qualsiasi valore da 0, all'infinito.
Tali elettrodi attivi vengono depositat preferibilmente mediante il procedimento d evaporazione, in particolare lo strato 3 viene depositato sullo strato 2 mentre lo strato 7 viene depositato sullo strato 8.
Uno dei due complessi cos? formati, costituiti rispettivamente dal substrato 1, dallo strato conduttore 2 e dall'elettrodo attivo 3 oppure dal substrato 9, dallo strato conduttore 8 e dall'elettrodo attivo 7, viene immerso in una soluzione elettrolitica opportuna di litio perclorato allo scopo di inserire il litio nell'elettrodo attivo.
Un polimero elettrolita spalmabile 6, viene successivamente depositato per serigrafia sulla superficie costituita dall'elettrodo 3.
Detto polimero elettrolita ? ottenuto dissolvendo litio perclorato in una soluzione di polimetilmetacr ilato e propilene carbonato, quest'ultimi miscelati in modo tale che il rapporto in peso fra il propilene carbonato ed il polimetilmetacrilato sia compreso fra 2,5 e 3,5. Una operazione di degasaggio a caldo sottovuoto riduce poi il rapporto in peso fra il propilene carbonato ed il polimetilmetacrilato a valori compresi fra 1,5 e 1,8.
Sempre con riferimento alla figura 1 un elettrodo di riferimento 10 risulta inserito fra lo strato 3 ed il polimero elettrolita 6.
Esso ? preferibilmente costituito da una sottile lamina di polietilene tereftalato 4 ricoperta, su una delle due superfici, di uno strato di oro 5, depositato su detta lamina con una qualsiasi delle tecniche note di deposito di strati sottili.
La striscia ? larga preferibilmente fra 0,5 e 2 mm ed ? inserita tra lo strato conduttore 3 e l'elettrolita 6 per una lunghezza non superiore a 20 mm; lo strato sottile di oro 5 ? posto a contatto con l'elettrolita 6.
Lo spessore totale di detta striscia che costituisce l'elettrodo di riferimento ? preferibilmente scelto in modo da non superare il 10% dello spessore dell'elettrolita 6.
Inoltre la distanza del lato lungo della striscia 4 dal bordo del vetro parallelo a detto lato ? preferibilmente compresa fra 7 e 15 mm.
Tale elettrodo di riferimento 10 ha lo scopo di controllare che il potenziale dell'elettrodo attivo 3 non ecceda i limiti operativi che sono preferibilmente compresi in un intervallo di -1,2 volt e 1,2 volt.
La cella elettrocromica, fabbricata secondo la descrizione precedente, viene poi interamente sigillata sui bordi allo scopo di:
a) non far entrare umidit? dall?esterno,
b) evitare che il solvente dell'elettrolita evapori.
Per questi motivi viene utilizzata una famiglia di sigillanti a base acrilica, polimerizzabile agli UV in tempi molto rapidi. Preferibilmente si utilizzano i sigillanti acilici presenti sul mercato con il nome commerciale di Loctite .
Un secondo cordone di polisolfuro o di poliuretano o di silicone viene successivamente applicato sul primo cordone intorno alla periferia della cella allo scopo di migliorare ulteriormente la protezione esterna contro l'umidit?.
ESEMPIO 1
Un vetro elettrocromico viene realizzato usando due lastre di vetro float (piane o curve) come pareti esterne;
le superfici interne di detti vetri sono rivestite di uno opportuno spessore di ossido di stagno, con una resistivit? di 18 ohms quadri.
Uno strato sottile 3 spesso 3500 ? di ossido di tungsteno (W03) ? depositato per evaporazione sulla superficie rivestita di una delle due lastre di vetro.
Uno strato sottile 7 spesso 1700 ? di nV205/Mo03, dove il rapporto fra ossido di vanadio ed ossido di tungsteno ? 0,5 viene depositato per evaporazione sulla superficie rivestita della seconda lastra di vetro.
Viene preparato un polimero elettrolita formato da litio perclorato dissolto in una soluzione di polimetilmetacrilato ( PMMA ) ? propilene carbonato ( PC ) con opportune aggiunte di flussante, dove il rapporto in peso PC/PMMA ? 3', successivamente ridotto a 1,68 tramite una operazione di degasaggio a caldo sotto vuoto; detto polimero elettrolita 6 viene poi depositato per serigrafia sulla superficie formata dall'elettrodo 3.
Un elettrodo di riferimento 10, formato da uno strato di 700 ? di oro evaporato su una striscia 4 spessa 6 micron di polietilene tereftalato, risulta inserito per una lunghezza non superiore a 20 millimetri fra il polimero 6 e lo strato di ossido di tungsteno 3.
La striscia 4 ? sistemata in modo che la parte rivestita di oro ? a contatto con il polimero elettrolita 6; inoltre la distanza fra il lato pi? lungo ed il bordo del vetro parallelo a detto lato ? di 10 mm.
Detto elettrodo di riferimento 10 misura la variazione del potenziale elettrochimico del W03 come funzione della concentrazione superficiale del litio. La variazione del potenziale viene contenuta preferibilmente entro -1,2 volt e 1,2 volt.
Dopo l'accoppiamento la cella viene sigillata sul perimetro con un cordone di Loctite irradiato con lampade al mercurio di 100 watt mentre la cella ? mossa ad una velocit? di 0,36mm/s.
Un secondo cordone di poliuretano viene applicato sul primo per garantire una totale barriera vapore.
Una corrente costante applicata al vetro elettrocromico cos? realizzato, genera una uniforme colorazione della superficie, in un tempo non superiore a 1 minuto.
Claims (11)
- RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo elettrocromico trasparente particolarmente adatto ad essere utilizzato nel campo dell'edilizia e dell'auto come vetro capace di variare uniformemente e rapidamente su tutta la superficie la propria trasmissione luminosa in risposta all'applicazione di un campo elettrico per un tempo sufficiente, comprendente: un primo substrato di materiale in vetro trasparente (1); uno strato conduttore (2) applicato ad una superficie di detto substrato; un primo elettrodo trasparente (3) applicato in contatto con detto strato conduttore (2) ; un polimero elettrolita trasparente (6) spalmabile in contatto con detto elettrodo (3); un secondo elettrodo trasparente (7) in contatto con detto polimero (6); un secondo strato conduttore (8) in contatto con detto secondo elettrodo (7) e un secondo substrato di materiale in lastra trasparente (9) sul quale ? applicato detto secondo elettrodo (7); caratterizzato dal fatto che il polimero elettrolita (6) ? un polimero spalmabile preparato : a) dissolvendo litio perclorato in una soluzione di propilene carbonato e polimetilmetacrilato in cui il rapporto in peso fra propilene carbonato e polimetilmetacrilato ? compreso fra 2,5 e 3,5, e b) effettuando una operazione di degasaggio a caldo sotto vuoto in modo da portare detto rapporto in peso a valori compresi fra 1,5 e 1,8.
- 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detti strati conduttori (2) e (8) sono strati sottili trasparenti di ossido di stagno o di una miscela di ossido di stagno e di ossido di indio e la loro resistenza ? compresa fra 15 e 20 ohms quadri.
- 3. Dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto primo elettrodo (3) ? uno strato sottile trasparente di ossido di tungsteno di spessore compreso fra 2500 e 7000 ?.
- 4. Dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto secondo elettrodo (7) ? uno strato sottile trasparente di spessore compreso fra 1000 ? e 3000 ? di ossido di vanadio o di una miscela di ossido di vanadio e di ossido di molibdeno in cui il rapporto fra ossido di vanadio ed ossido di molibdeno ? uguale o maggiore di 0,3.
- 5. Dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che un elettrodo di riferimento (10) ? inserito fra l'elettrodo (3) di ossido di tungsteno ed il polimero elettrolita (6).
- 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto che detto elettrodo di riferimento (10) ? formato da una striscia (4) di polietilene tereftalato larga fra 0,5 e 2 millimetri e di spessore non superiore al 10% dello spessore del polimero elettrolita (6) e ricoperta di uno strato sottile (5) di oro di spessore pari a circa 700 ?.
- 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 6 caratterizzato dal fatto che lo strato sottile conduttore (5) ? posto a contatto con il polimero elettrolita (6).
- 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 7 caratterizzato dal fatto che detto elettrodo di riferimento (10) ? posizionato in modo che la distanza del lato lungo della striscia (4) dal bordo del vetro parallelo a tale lato ? compresa fra 7 e 15 millimetri.
- 9. Dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che il potenziale dell'elettrodo trasparente (3) non eccede i valori compresi fra -1,2 volt e 1,2 volt.
- 10. Dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che i bordi sono sigillati da un primo cordone di un sigillante scelto nella famiglia dei sigillanti acrilici polimerizzabili agli ultravioletti e da un secondo cordone sovrapposto al primo.
- 11. Dispositivo secondo la rivendicazione 9 caratterizzato dal fatto che il secondo cordone ? formato di polisolfuro oppure poliuretano oppure silicone.
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