KR20190081521A - 유무기 복합 전기변색 박막 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

유무기 복합 전기변색 박막 및 그 제조 방법이 제공된다. 상기 유무기 복합 전기변색 박막은, 유기계 고분자 물질을 포함하는 유기계 박막 및 상기 박막 내에 분산되고 무기계 전기변색 물질을 포함하는 무기계 나노입자를 포함한다. 상기 유무기 복합 전기변색 박막의 형성 방법은, 무기계 전기변색 물질을 포함하는 무기계 나노입자와 유기계 고분자 물질을 혼합하여 혼합 용액을 형성하는 단계 및 상기 혼합 용액을 기판에 코팅하는 단계를 포함한다.

Description

유무기 복합 전기변색 박막 및 그 제조 방법{ORGARNIC-INORGANIC HYBRIDE ELECTROCHROMIC THIN FILM AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 유무기 복합 전기변색 박막 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
스마트 윈도우는 건물 외부에서 들어오는 태양 빛을 조절하고 실내외 에너지 손실을 저감하는 기능을 포함하는 기능성 창호이다. 건축물의 온실가스 저감, 건축물 에너지 효율 향상 등과 같은 환경 규제 및 법규와 환경 문제에 대한 사람들의 관심 증가로 인하여 재조명되고 있다. 스마트 윈도우는 사용되는 물질, 구동력 등에 따라 여러 종류로 나눠지는데, 그 종류로는 고분자 분산형 액정(PDLC; polymer dispersed liquid crystal), 분극 입자 배향형 소자(SPD; suspended particle device), 전기변색(EC; electrochromic), 열변색(TC; thermochromic), 발열유리(heatable glass) 등이 있다. 여러 종류의 스마트 윈도우 중, 전기변색은 전기 에너지를 통한 산화/환원 반응으로 색이 변하는 기술이다. 전기 에너지와 산화/환원 반응을 통하여 소자의 구동이 이루어지므로 전기변색소자는 일반적으로 전극|전기변색물질|전해질|전기변색물질(이온저장물질)|전극의 구조를 가지고 있다. 전기화학 반응에 의하여 색이 변하는 대표적인 전기변색 물질로는 환원변색 물질인 WO3와 산화변색 물질인 NiO가 있다.
대표적인 전기변색 물질인 WO3와 NiO는 금속 산화물로, 유리 기판(투명 전도성 물질이 코팅된 기판) 위에 코팅된 박막을 얻기 위한 여러 방법 중 스퍼터 장비를 이용한 진공증착법을 사용할 경우에 가장 균일한 박막을 얻을 수 있다. 그러나, 진공증착법은 고가의 장비가 필수적이며, 적절한 수준의 전기변색소자를 구성하기 위해서는 해당 금속산화물이 수백 nm 수준으로 코팅되어야 한다. 이 경우, 기존의 창호를 대체할 수 있는 유리 기판에의 활용에는 문제가 없으나, 기 설치되어 있는 유리 창호에 시공할 수 있는 필름형 전기변색소자를 구성하기 위해서는 해당 두께의 전기변색박막은 유연성이 떨어져 적용이 어렵다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 유무기 복합 전기변색 박막을 제공한다.
본 발명은 유무기 복합 전기변색 박막의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 명확해 질 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 유무기 복합 전기변색 박막은, 유기계 고분자 물질을 포함하는 유기계 박막 및 상기 박막 내에 분산되고 무기계 전기변색 물질을 포함하는 무기계 나노입자를 포함한다.
상기 유기계 고분자 물질은 전도성 고분자 및 이온 교환 고분자 중에서 하나 이상을 포함할 수 있고, 상기 무기계 전기변색 물질은 WO3 및 NiO 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 유무기 복합 전기변색 박막의 형성 방법은, 무기계 전기변색 물질을 포함하는 무기계 나노입자와 유기계 고분자 물질을 혼합하여 혼합 용액을 형성하는 단계 및 상기 혼합 용액을 기판에 코팅하는 단계를 포함한다.
상기 유기계 고분자 물질은 전도성 고분자 및 이온 교환 고분자 중에서 하나 이상을 포함할 수 있고, 상기 무기계 전기변색 물질은 WO3 및 NiO 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 코팅은 스프레이법, 도포법, 또는 스핀 코팅법에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 유무기 복합 전기변색 박막이 균일하게 제조될 수 있다. 상기 유무기 복합 전기변색 박막은 우수한 유연성을 가질 수 있다. 또, 상기 유무기 복합 전기변색 박막의 코팅 비용이 절감될 수 있다.
이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 실시예들을 통해 쉽게 이해될 것이다. 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 따라서, 이하의 실시예들에 의하여 본 발명이 제한되어서는 안 된다.
본 발명의 실시예들에 따른 유무기 복합 전기변색 박막은, 유기계 고분자 물질을 포함하는 유기계 박막 및 상기 박막 내에 분산되고 무기계 전기변색 물질을 포함하는 무기계 나노입자를 포함할 수 있다.
상기 유기계 고분자 물질은 전도성 고분자 및 이온 교환 고분자 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 무기계 전기변색 물질은 WO3 및 NiO 중에서 하나 이상을 포함할 수 있으며, 이에 제한되지 않고 전기변색을 할 수 있는 금속 산화물을 포함할 수도 있다.
상기 무기계 나노입자는 전기변색 기능을 하며, 상기 유기계 고분자 물질은 상기 무기계 나노입자의 연결성과 부착성을 증대시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 전기변색물질의 표면적이 증가할 수 있다. 또, 기존의 젤전해질-금속산화물로 이루어지는 구조의 전기변색 소자의 계면 저항보다 젤전해질-무기계 나노입자/유기계 고분자 물질 구조의 계면 저항이 감소하여 전해질과 변색 박막 사이의 계면 저항이 감소할 수 있다. 이에 의해, 변색효율이 개선된 전기변색 소자를 구현할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 유무기 복합 전기변색 박막의 형성 방법은, 무기계 전기변색 물질을 포함하는 무기계 나노입자와 유기계 고분자 물질을 혼합하여 혼합 용액을 형성하는 단계 및 상기 혼합 용액을 기판에 코팅하는 단계를 포함한다.
상기 혼합 용액에서 유기계 고분자 물질이 다량으로 함유될 경우 전기변색 효율이 감소할 수 있으므로 박막을 형성할 수 있는 범위 내에서 최소의 비율로 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 유기계 고분자 물질은 전도성 고분자 및 이온 교환 고분자 중에서 하나 이상을 포함할 수 있고, 상기 무기계 전기변색 물질은 WO3 및 NiO 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 코팅은 스프레이법, 도포법, 또는 스핀 코팅법에 의해 수행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대한 구체적인 실시예들을 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 유기계 고분자 물질을 포함하는 유기계 박막; 및
    상기 박막 내에 분산되고 무기계 전기변색 물질을 포함하는 무기계 나노입자를 포함하는 유무기 복합 전기변색 박막.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기계 고분자 물질은 전도성 고분자 및 이온 교환 고분자 중에서 하나 이상을 포함하고,
    상기 무기계 전기변색 물질은 WO3 및 NiO 중에서 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 전기변색 박막.
  3. 무기계 전기변색 물질을 포함하는 무기계 나노입자와 유기계 고분자 물질을 혼합하여 혼합 용액을 형성하는 단계; 및
    상기 혼합 용액을 기판에 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 전기변색 박막의 형성 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유기계 고분자 물질은 전도성 고분자 및 이온 교환 고분자 중에서 하나 이상을 포함하고,
    상기 무기계 전기변색 물질은 WO3 및 NiO 중에서 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 전기변색 박막의 형성 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 코팅은 스프레이법, 도포법, 또는 스핀 코팅법에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 전기변색 박막의 형성 방법.
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