MX2013015197A - Multiples dispositivos electrocromicos controlados para la modulacion visible e infrarroja. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo electrocrómico (ECD) incluye una celda electrocrómica y, opcionalmente, una o más celdas electrocrómicas adicionales, en donde todas las celdas son paralelas, y en donde por lo menos uno de los electrodos de una de las celdas comprende una película de nanotubos de carbono de una sola pared (SWNT); tas celdas electrocrómicas permiten el control de la transmitancia de dos o más porciones diferentes del espectro electromagnético a través del ECD; una celda puede controlar la transmitancia de la radiación visible, mientras que la otra celda puede controlar la transmitancia de la radiación IR; el ECD se puede emplear como una "ventana inteligente" para controlar la transmisión de calor y luz a través de la ventana; el ECD puede estar en forma de un laminado que se puede adherir en una ventana existente.

Description

MÚLTIPLES DISPOSITIVOS ELECTROCRÓ ICOS CONTROLADOS PARA LA MODULACIÓN VISIBLE E INFRARROJA REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUD RELACIONADA La presente solicitud reclama el beneficio de la Solicitud Provisional de E.U.A. No. serie 61/503,015, presentada el jueves, 30 de junio de 2011 , que incorpora la presente para referencia en su totalidad, incluyendo cualésquiera figuras, cuadros o dibujos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN I Anualmente, aproximadamente el cuatro por ciento del consumo de energía total en los E.U.A. es el resultado de las deficiencias en las ventanas, debidas al mal aislamiento y a la alta transmisión de la radiación solar; lo que permite una indeseable ganancia o pérdida de calor en el edificio, lo qué aumenta los costos de enfriamiento o de calefacción. La remoción o la cobertura de las ventanas requiere de un aumento en los costos de iluminación y afecta la estética y otros beneficios de la luz natural, que han demostrado aumentar la productividad de la fuerza de trabajo y el sentido de bienestar. Cuando se usan persianas para evitar el molesto deslumbramiento, con frecuencia no se vuelven a abrir cuando cesa el resplandor.

Para enfrentar estos inconvenientes, las ventanas dinámicas se encuentran a la vanguardia de la investigación sobre ventanas eficientes en energía. Las ventanas electrocrómicas que pueden modular de manera controlable la luz visible y/o las características de flujo de calor con la aplicación de un voltaje controlado, son prometedores candidatos para mitigar las ineficacias en las ventanas, ya que las características de flujo de calor de la ventana pueden ser controladas de manera manual o automática. Sin embargo, no se ha demostrado ningún sistema que varíe en forma independiente y simultánea el flujo de calor (transmitancia de infrarrojo cercano (NIR por sus siglas en inglés) y/o de infrarrojo medio (MIR por sus siglas en inglés)) y la transparencia visible de la ventana. Aunque se puede usar l óxido de indio y estaño (ITO) como el/los electrodo(s) transparentes en las ventanas dinámicas, sus propiedades inherentes presentan muchos inconvenientes para su uso en los dispositivos electrocrómicos flexibles (f-ECDs). Por ejemplo, el ITO en el plástico se agrieta y se vuelve inutilizable cuando es doblado repetidamente, haciéndolo inadecuado para el reacóndicionamiento de ventanas ya existentes. Además, el ITO refleja la luz infrarroja (IR), y por lo tanto, no permite la transmitancia de IR a niveles tan altos como pudiera desearse.

Adicionalmente, para las aplicaciones en ventanas inteligentes, se podrían usar los f-ECD de IR de absorción/transmisión en adecuados sustratos conductores transparentes de IR como persianas plegables IR de peso ligero y filtros para detectores IR y sistemas de formación de imágenes.

Se vería muy beneficiada el área de tecnología IR con la introducción de f- ECD como reemplazo de sus pesadas y costosas contrapartes mecánicas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN ; Las modalidades de la presente invención se refieren a un ECD que : permite simultáneamente el control independiente de calor y luz por medio de la regulación de una o más celdas electrocrómicas en el ECD. El sistema electrocrómico, de acuerdo con las modalidades de la invención, comprende por lo menos una celda electrocrómica, en donde los ECDs que tienen una pluralidad de celdas incluyen por lo menos un electrodo de por lo menos una de las celdas que comprende un nanotubo de carbono de una sola pared (SWNT por sus siglas en inglés) que comprende una película.

Cada una de las celdas incluye un electrodo de trabajo, una capa electrocrómica, una capa de electrolito, y una carga de balance de carga. En una modalidad, una sola celda electrocrómica usa un material electrocrómico que cambia su absorbancia/transmitancia o reflectancia en las regiones I espectrales visible y/o infrarroja, permitiendo el control simultáneo de la modulación visible y de IR, o sólo el contraste infrarrojo. El ECD se puede usar como una "ventana inteligente" o como un obturador/filtro IR en un I sistema de detección/formación de imágenes. En otra modalidad, una pluralidad de celdas electrocrómicas independientes usa un material electrocrómico que cambia su absorbancia o reflectancia en el visible, i i mientras que una segunda celda utiliza un material electrocrómico que cambia su ábsorbancia o reflectancia en el infrarrojo. Por lo tanto, al controlar en forma independiente el potencial aplicado a las celdas electrocrómicas, la radiación de calor (IR) y el paso de la luz visible pueden ser controlados independientemente cuando el sistema se emplea como una "ventana inteligente".

' El ECD también puede comprender sensores de temperatura y/o de luz para el control automático. En una modalidad se incluye un sensor de luz n un circuito para la celda usando un material electrocrómico visible, absorbente o reflejante, y se incluye un sensor de temperatura en el circuito para' la celda usando un material electrocrómico absorbente o reflejante de infrarrojo.

El ECD puede ser autónomo o puede estar en forma de un laminado que se puede aplicar en una superficie existente. El ECD permite el control manual o automático de la luz y el calor (infrarrojo) a través del sistema.

| BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS ¡ La figura 1 muestra un espectro de transmisión de: películas de SWNT autónomas con un grosor de150-nm (curva superior), el espectro de irradiación solar de A 1.5G (Amax = 1.6485 W/m"2 nm'1), (curva derecha de los Espectros de Referencia de ASTM G173-03), y la emisión desde un radiador de cuerpo negro a 23.9 °C (Amax 29.8 = W m"2 µ?a"1) calculada usando la ecuación de Planck (curva izquierda) en donde las flechas superiores denotan regiones espectrales electromagnéticas comunes, las áreas sombreadas denotan porciones del espectro en las que es preferible la transparencia de por lo menos un electrodo en un dispositivo electrocrómico (ECD), de acuerdo con las modalidades de la invención.

La figura 2 muestra espectros de transmisión de películas de SWNT de 60 nm en polietileno (PE) (con un grosor de 0.00254 cm y 0.00762 cm) desplegando una alta (70-80%) transmisión del SWNT/PE en la región de MIR.

La figura 3 muestra un dispositivo electrocrómico (ECD) que tiene 'dos celdas electrocrómicas independientes en las que están depositados dos electrodos que comprenden SWNT en dos lados de un sustrato común central, de acuerdo con una modalidad de la invención.

' La figura 4 muestra un ECD que comprende una sola celda en la que la luz visible e IR son modulados de manera simultánea en una sola celda electrocrómica con dos electrodos que comprenden SWNT, de acuerdo con una modalidad de la invención.

Las figuras 5A y 5B muestran espectros de transmisión en la región Vis/NIR (Fig. 5A) y MIR (Fig. 5B) para un ECD de una sola celda que tiene Un polímero electrocrómico de negro a transmisivo depositado sobre un cátodo de SWNT y un polímero electrocrómico de MCCP en un ánodo de i SWNT usando dos sustratos de PE en un estado visiblemente coloreado y visiblemente blanqueado, de acuerdo con una modalidad de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Las modalidades de la invención se refieren a dispositivos electrocrómicos (ECDs) que permiten el control de la absorbancia o reflejo IR independientemente de la luz visible o simultáneamente con la modulación visible. El dispositivo puede ser autónomo, o puede ser un laminado que puede estar unido a un sustrato de otro dispositivo. Por ejemplo, en una modalidad de la presente invención, el sustrato sobre el que está depositado un ECD puede ser un vidrio o plástico que constituye la mayor parte de la masa de una ventana existente. Se han desarrollado películas de nanotubos de una sola pared (SWNT) para aplicaciones como en conductores transparentes, como se describe en la patente de E.U.A No. 7,261 ,852, que se incorpora en la presente como referencia. La figura 1 muestra el espectro de transmitancia de una película independiente con un espesor de 50 nm de SWNTs que varían desde el IR lejano hasta el UV. La mayoría de los resultados de calentamiento solar de la radiación solar absorbida en la región de 400 a 1250 cm'1 (8 - 25 mieras) están indicados en la figura 1. Una película de SWNT relativamente gruesa exhibe de 50 a 80% de transmitancia en el IR medio. Las películas de SWNT exhiben una alta transmisividad en la región IR, que es una región en la que el ITO es efectivamente opaco. Una alta transparencia concurrente, desde el visible hasta el IR lejano, hace que I las películas de SWNT sean conductores efectivos para usarlas como electrodos de un ECD que controla simultáneamente el flujo de calor IR y la luz visible. Otra característica ventajosa de las películas de SWNT es su robustez en el repetido doblez sin ninguna pérdida de sus propiedades. Estas características hacen que las películas de SWNT sean útiles para los dispositivos electrocromicos flexibles (f-ECDs) que controlan la densidad de color, visible y la radiación generadora de calor en aplicaciones de "ventanas inteligentes" o que controlan el contraste visible e IR en un sistema de detección/formación de imágenes. En la figura 2 se muestran espectros de IR de películas de SWNT, en dos diferentes grosores de hoja de polietileno (PE).

Estas películas despliegan una transmitancia del 70 al 80% en el IR medio (MIR).

! Un ECD 16, de acuerdo con una modalidad de la invención, comprende dos celdas independientes en forma de un laminado, como se muestra en la figura 3, en una forma expandida y deslaminada. Como se i podrá observar, el ECD puede incluir un sustrato que funciona como la ventana, u otro dispositivo al cual está unido el laminado ilustrado. En esta modalidad ejemplar, dos celdas que comprenden el ECD comparten un sustrato central común 7; pero los expertos en la técnica podrán apreciar fácilmente que dos sustratos separados 7' y 7" pueden reemplazar el sustrato común 7. Una primera celda 14 controla la luz visible a través del ECD, en donde un sustrato 1 tiene una película de SWNT 2 que actúa como un electrodo para la primera celda. Opcionalmente la película de SWNT 2 puede incluir un polimero no conjugado, parcialmente conjugado o completamente conjugado con grupos colgantes para proporcionar una robusta formación de complejos con los SWNT, como se describe en las publicaciones de solicitud de patente de PCT: WO/2008/046010; WO/2008/103703; o WO/2009/023337, que se incorporan en la presente como referencia. La película de SWNT 2 hace contacto eléctrico con una capa electrocrómica 3 que cambia su absorbancia de luz visible a medida que es conmutada eléctricamente entre un estado neutral y uno oxidado. La capa electrocrómica 3 se conecta por medio de una capa de electrolito 4 con una capa de polimero de balance de carga 5, la cual hace contacto con un electrodo de dos lados, que comprende películas de SWNT 6 y 8 revestidas en ambos lados del sustrato 7, en donde la película de SWNT 6 es un electrodo de la primera celda 14 y la película de SWNT 8 es un electrodo de la segunda celda 15. La estructura de la segunda celda 15 dentro del ECD 16 puede ser casi idéntica a la estructura de la primera celda 14, con la excepción de que la capa electrocrómica 1 1 comprende un polímero electrocrómico que absorbe o refleja la luz infrarroja en, por ejemplo, un estado neutral (u oxidado) y transmite la luz infrarroja en, por ejemplo, un estado oxidado (o neutral). El contacto de la película de SWNT 8 es una segunda capa de balance de carga 9, la cual hace contacto con una segunda capa de electrolito 10 que separa la capa de balance de carga del segundo material electrocrómico 11. La segunda celda 15 y el dispositivo 16 están completados por el electrodo de la segunda celda que comprende un sustrato 13 revestido con la película de SWNT 12. i En las modalidades de la invención, los sustratos 1 , 7, o 13 son transparentes y pueden ser, por ejemplo, un plástico como polietileno (PE), polipropileno (PP), tereftalato de poli(etileno) (PET), naftalatos de poli(etileno) (PEN), sulfuro de poli(fenileno) (PSS), policarbonato (PC), una polisulfona, una polietersulfona, poli(metilmetacrilato) (PMMA), o cualquier otro material transparente o material transparente estabilizado con UV. En otra modalidad de la invención, los sustratos 1 , 7 ó 13 son transparentes y pueden ser un elastómero, por ejemplo, polidimetilsiloxano (PDMS) u otro silicón, I polibutadieno, poliisopreno, o cualquier copolimero de los mismos. En otras modalidades de la invención, el sustrato 1 , 7 ó 13 puede ser un vidrio, i semiconductor, u otros materiales con una transmisividad adecuada en la región de longitud de onda electrocrómica deseada. En las modalidades de la invención, en las que el dispositivo es una ventana nueva o de reemplazo, el sustrato transparente 1 , 7 ó 13 puede ser la porción mayor de la ventana. Cuando el sustrato transparente es la porción exterior de la ventana, el uso de un plástico resistente, por ejemplo, PC o PET, puede reducir la conductividad térmica y aumentar la resistencia a los impactos con relación a la de las ventanas de vidrio grueso similares, que se emplean comúnmente en las estructuras existentes.

Las películas 2, 6, 8 y 12 que comprenden SWNT se pueden fabricar sobre sustratos 1 , 7 ó 13, como se describe en la patente de E.U.A.

No. 7,261 ,852, que se incorpora en la presente como referencia. Se pueden emplear cualesquiera otros métodos para depositar una película transparente y conductiva que comprende SWNT sobre el sustrato. La película que comprende SWNT puede incluir nanohilos metálicos, láminas de grafeno, polímeros conductores y/u otros materiales semiconductores o aislantes en una manera controlada. Los SWNTs pueden ser impurificados o no impurificados. Por ejemplo, el impurificador de SWNT puede ser ácido sulfúrico, ácido nítrico, amoniaco o un halógeno.

En algunas modalidades de la invención, los llamados polímeros de "pie pegajoso", que se describen en la publicación de solicitud de patente de PCT WO/2008/046010, están incluidos con una o más de las películas de SWNT 2, 6, 8 y 12 para promover la incorporación de polímeros conjugados y/o eléctricamente conductores. Dichos polímeros de "pie pegajoso" promueven la unión, aproximadamente como un monómero, a la superficie de los SWNTs. Los polímeros funcionalizados de "pie pegajoso" pueden tener sustituyentes colgantes, por ejemplo, cadenas de perfluoroalquilo, cadenas de óxido de etileno, cadenas de alquilo, cadenas de siloxano o combinaciones de los mismos, para aumentar o disminuir la hidrofobicidad de la superficie de la película de SWNT. La estructura A es la estructura de un polímero de "pie pegajóso" "Sticky PF" que se puede usar para estabilizar las interfaces a una película de SWNT, de acuerdo con las modalidades de la invención.

ESTRUCTURA A Estructura química dél "Sticky-PF" que se puede usar con películas de SWNT en los ECDs Las capas de balance de carga 5 y 9 no cambian de color, pero sí sufren reacciones rédox electroquímicas que balancean la carga de la celda durante la conmutación. Además de los polímeros conjugados, se pueden usar ! otros materiales electroactivos para balancear la carga durante la conmutación. Los polímeros que se pueden usar como la capa de balance de carga 5 ó 9 incluyen polímeros rédox que tienen espacialidad específica y sitios ' electroquímicamente activos, altamente localizados y electrostáticamente aislados. Un típico polímero rédox consiste en un sistema en el que un grupo colgante basado en un metal de transición rédox-activo se I une covalentemente a una estructura principal de polímero. La estructura i I principal de polímero puede ser conjugada o no conjugada. Ejemplos no limitantes de polímeros rédox activos que se pueden emplear en las modalidades demostrativas de la invención incluyen: poli(vinil ferroceno) y copolimeros del mismo; poli(viniltr¡piridil cobalto dicloruro) y copolimeros del mismo; poli(4-vinilpiridilo osmio bis-bipiridilo dicloruro) y copolimeros del mismo; poli(pirrol-co-N-bencil rutenio bis-bipiridílo cloruro); poli(/V-2-cianoetil-3,4-propilendioxipirrol); y polímeros que portan el grupo 2,2,6,6-tetrametilpiperidin-N-oxilo rédox-activo, como poli(2, 2,6,6-tetrametilpiperidiniloxi-4-ilo metacrilato) y poli[2,3-bis(2, 2,6,6-tetrametilpiperidin-N-oxicarbonil)-norborneno].

Las capas de electrolito 4 y 10 pueden ser un electrolito en gel, un electrolito sólido o un líquido iónico. En una modalidad de la invención, las capas de electrolito 4 ó 10 son electrolitos en gel, como un acetonitrilo (ACN), carbonato de propileno (PC), carbonato de etileno (EC), otro alquilcarbonato, o soluciones mixtas de alquilcarbonatos que contienen poli(metil metacrilato) y sales de electrolito, como TBAPF6 o líquidos iónicos (ILs). Las sales de electrolito que contienen cationes orgánicos, incluyendo, pero no limitados a, cationes de tetraalquilamonio o de metal alcalino, incluyen Li+, Na+, K+, y Cs+ con aniones no nucleofílicos, incluyendo, pero no limitados a, tetrafluoroborato, perclorato, triflato, bis(trifluoromet¡lsulfonil)imida, o hexafluoroantiamonato. Ejemplos de ILs incluyen, pero no están limitados a: cloruro de piridinio; 1-butil-3-metilimidazolio 1-et¡l-3-metilim¡dazolio dicianamida; bis(trifluoro-metilsulfonil)imida; y bromuro de 1-butil-3,5-dimetil- piridinio. En otra modalidad de la invención, las capas de electrolito 4 ó 10 pueden ser electrolitos en estado sólido. Los electrolitos sólidos incluyen huéspedes de polímero polar, como: óxido de poli(etileno); óxido de poli(propileno); polifosfazeno sustituido con metoxietoxietoxi; poliuretanos basados en poliéter; y otros polímeros que son capaces de disolver sales de metal y proporcionan complejos iónicamente conductores. Normalmente se logran conductividades a temperatura ambiente de 10"5 a 10"3 S/cm. Se i pueden lograr incrementadas velocidades de conmutación electrocrómica al alcanzar conductividades iónicas más altas con estos electrolitos a temperatura elevada.

En una modalidad de la invención, la capa electrocrómica 3 cambia la absorbancia en la región visible y la capa electrocrómica 12 cambia la absorbancia o reflectancia en el infrarrojo. En otras modalidades, la capa electrocrómica 3 y/o la capa 12 cambia la transmisividad en otras regiones del espectro EM, incluyendo UV, visible, IR cercano, IR corto, IR medio, IR lejano, y microondas, según esté diseñada para una aplicación específica del sistema. En otra modalidad de la invención, las capas electrocrómicas 3 y/o 12 reflejan la luz visible o infrarroja, respectivamente. En otras modalidades de la invención, por lo menos una de las capas electrocrómicas 3 y/o 12 comprende un semiconductor inorgánico. Los polímeros electrocrómicos que se pueden usar para la capa electrocrómica 3, incluyen aquellos que comprenden PProDOT, PEDOT, Ppy, PAÑI, y polímeros que están descritos en las patentes de E.U.A. Nos. 7,807,758 y 6,791 ,738, y las publicaciones de solicitudes internacionales Nos. WO/2011/003076, WO/2010/138566, WO2010/062948, WO/2009/058877, WO/2009/117025, y WO/2008/1 18704, en donde todas estas patentes y solicitudes de patente publicadas se incorporan en la presente como referencia.

Los materiales electrocrómicos que absorben o reflejan el IR y que se pueden usar, de acuerdo con las modalidades de la invención, para la capa electrocrómica 12 incluyen, pero no están limitados a: complejos de rutenio(ll) dioxoleno, polímeros y copolimeros derivados de los mismos; complejos de tris(pirazolil)borato-molibdeno, polímeros y copolimeros derivados de los mismos; ?/,?/,?/',?/'-tetrafenil-p-fenilendiaminas (TPPA) sustituidas y no sustituidas, polímeros y copolimeros derivados de las mismas; antraquinona ¡midas sustituidas, polímeros y copolimeros derivados de las mismas; complejos de rutenio dinuclear que contienen dicarbonilhidrazina, polímeros y copolimeros derivados de los mismos; y poli(N-alquilalquilendioxipirrol)es; y semiconductores de óxido de metal, por ejemplo semiconductores que comprenden óxido de níquel y/o tungsteno.

En otras modalidades de la invención, el ECD incluye dos celdas electrocrómicas independientes acopladas por el electrodo de SWNT de dos lados, en donde la configuración del electrolito electrocrómico, y las capas de balance de carga difiere de la configuración de la figura 3. Por ejemplo, se puede invertir la posición relativa de la capa electrocrómica 3, la capa de balance de carga 5 y/o la capa electrocrómica 12 y la capa de balance de carga 9. En otra modalidad de la invención, el ECD incluye múltiples celdas electrocrómicas apiladas con una pluralidad de electrodos de dos lados, en donde cada una de las celdas electrocrómicas están eléctricamente aisladas de las otras celdas. j En una modalidad de la invención comprende, el ECD incluye por lo menos un electrodo que comprende una película de SWNT y el otro electrodo comprende un conductor transparente, como un óxido conductor transparente (TCO), por ejemplo, indio-estaño-óxido (ITO), MWNTs, DWNTs, grafeno, y nanocuernos de carbono. Conductores que comprenden carbono pueden ser impurificados o no impurificados. En otra modalidad de la I invención, el sustrato está revestido con una delgada capa metalizada semitransparente, permitiendo el reflejo parcial/transmitancia parcial de radiación. Todavía en otra modalidad de la invención, el sustrato está revestida con una I capai metalizada, por ejemplo, una capa de oro, para permitir la reflectancia atenuada de la radiación.

I En otra modalidad de la invención, el ECD comprende una sola celda 28, como se muestra en la figura 4, en donde la luz visible y el IR son modulados simultáneamente por las capas electrocrómicas 23 y 25, respectivamente, que están separadas por una capa de electrolito 24. En esta modalidad de la invención, los dos electrodos 22 y 26 pueden ser películas de SWNT sobre sustratos 21 y 27, por ejemplo, láminas de polietileno. Cando se le aplica un voltaje negativo, el ECD es absorbente en la región visible y despliega color, y tiene una baja absorbancia en el NIR y MIR. Cuando se le aplica un voltaje positivo, el ECD se vuelve altamente transmisivo en el visible, I I I pero tiene una absorbancia relativamente alta en el NIR y MIR. Una celda ejemplar tiene: un copolimero donador-aceptador (DA) electrocrómico de negrp a transmisivo que comprende el donador de electrones 3,4-propilendioxitiofeno (ProDOT) y el aceptador de electrones 2,1 ,3-benzotiadiazol (BTD) haciendo contacto con un cátodo de película de SWNT de 60 nm revestido con Sticky-PF; un sustrato de de polietileno (PE) de 0.00254 cm acoplado a poli(3,4-propilendioxipirrol) sustituido con AZ-octadecilo mínimamente colorante sobre un ánodo de película de SWNT de 60 nm revestido con Sticky-PF; y un electrolito en gel de 1-etil-3-metilimidazolio bis(trifluorometilsulfonil)imida al 7.2 % (EMI-BTI), 7.0 % de PMMA, 48.1 % PC, y 37.7 % Ec (% en peso) con 2 mg de perlas de PE (70 pm) por 12 mL de solvente, que separa los dos polímeros electrocrómicos. Los espectros visible, NIR y IR medio para este ECD se muestran en las figuras 5A y 5B.

Otra modalidad de la invención se refiere a una ventana que comprende por lo menos un ECD laminado sobre por lo menos una superficie de la ventana. En otra modalidad de la invención, un accesorio de ventana comprende por lo menos un ECD laminado posicionado esencialmente en forma paralela a por lo menos una superficie de la ventana, en donde existe un volumen encerrado entre el laminado electrocrómico y la ventana. En una modalidad, el volumen entre el ECD laminado y la ventana se llena con un gas, generalmente un gas seco, por ejemplo, aire seco o un gas inerte, como nitrógeno o argón, o se evacúa para formar un vacio entre la ventana y el laminado.

En una modalidad de la invención, una ventana comprende el ECD, en donde la ventana es un sustrato transparente del ECD. En esta modalidad de la invención, el ECD puede ser una placa plana, o puede desplegar una curvatura que tiene cualquier otra forma, por ejemplo, un domo. Las ventanas de acuerdo con esta modalidad de la invención, se pueden usar para estructuras que no sean edificios, por ejemplo, pantallas faciales, parabrisas para automóviles y otros vehículos, o cualquier otra aplicación en la que la forma de preferencia no sea una placa plana, pero en la que resulte ventajoso el control independiente de la transmitancia de la radiación visible e IR.

I En una modalidad de la invención, el ECD puede incluir uno o más sensores de luz. Los sensores de luz pueden detectar cualquier longitud de onda o rango de longitudes de onda, en una o en ambas caras del ECD. El sensor puede detectar una o más longitudes de onda o un rango de longitudes de onda en la porción visible y/o infrarroja del espectro electromagnético. Por ejemplo, se pueden incluir dos sensores que detecten independientemente la cantidad de luz visible e IR en un lado del ECD, de manera que la diferencia potencial aplicada a través de los electrodos de una o de ambas celdas electrocrómicas del ECD pueda ser disminuida o aumentada para cambiar la transparencia a la radiación visible o IR del ECD en una manera deseada, basándose en la intensidad de la radiación medida por los sensores. En otra modalidad de la invención, se pueden incluir uno o más sensores de temperatura en una o en ambas caras del ECD, de manera que la temperatura medida se pueda usar para accionar un cambio en la diferencia potencial aplicada a través de los electrodos de una o más celdas electrocrómicas del ECD. Otros sensores, por ejemplo detectores de movimiento, pueden ser formados en interfaz con el ECD. Las señales provenientes de los sensores de luz y/o temperatura pueden ser introducidas en un microprocesador u otro dispositivo programable para permitir el ajuste de la diferencia potencial a través de las celdas electrocrómicas del ECD en una manera predeterminada. Los sensores de luz y/o temperatura pueden formar parte integral del ECD, o pueden encontrarse en forma remota de las superficies del ECD. De esta manera, el ECD se puede comportar como una "ventana inteligente" que promueve el calentamiento solar en una estructura cuando la temperatura exterior es inferior a la temperatura deseada, desactiva el calentamiento solar cuando la temperatura exterior es más alta que la temperatura deseada, e independientemente permite que una cantidad de luz solar deseada, con frecuencia máxima, penetre por la ventana.

En otra modalidad de la invención, el ECD comprende una sola celda, similar a la que se muestra en la figura 4. La celda sólo contiene una capa electrocrómica que es la responsable de la modulación de la absorbancia/transmitancia de la luz visible e IR, un electrolito en gel, y dos electrodos transparentes a la luz visible/IR, por ejemplo, películas de SWNT o láminas de grafeno sobre sustratos flexibles. El electrodo contrario puede contener una capa conductora más gruesa para compensar de manera efectiva la carga en el electrodo de trabajo con una capa electrocrómica. Por ejemplo, cuando se aplica un voltaje negativo, el ECD es absorbente en la región visible, desplegando un color, mientras que tiene una baja absorbancia en el NIR, MIR e IR lejano, pero cuando se aplica un voltaje positivo, el ECD se vuelve altamente transmisivo en la región visible, mientras que tiene una absorbancia relativamente alta en el NIR, MIR e IR lejano, según se requiera para obturadores/filtros IR eficientes para aplicaciones en un sistema de detección y formación de imágenes.

Todas las patentes y solicitudes de patente referidas o citadas en la présente son incorporadas para referencia en su totalidad, incluyendo todas las figuras y cuadros, hasta el punto en que éstos no sean inconsistentes con las enseñanzas explícitas de esta especificación.

I Debe entenderse que los ejemplos y las modalidades aquí descritas son únicamente para propósitos ilustrativos y que se sugerirán varias modificaciones o cambios en vista de los mismos a los expertos en la técnica y se incluirán en la esencia y ámbito de esta solicitud.

Claims (1)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES 1 - Un dispositivo electrocrómico (ECD), que comprende una primera celda electrocrómica y, opcionalmente, una o más celdas electrocrómicas adicionales, en donde todas las celdas son paralelas entre sí y están eléctricamente separadas una de la otra, en donde cada una de las celdas es controlada de manera independiente y por lo menos una de las celdas comprende un electrodo que a su vez comprende una película de nanotubos de carbono de una sola pared (SWNT), y en donde la primera celda comprende una primera capa electrocrómica que cambia de transmitancia de radiación desde una primera porción del espectro electromagnético, y las celdas adicionales comprenden capas electrocrómicas adicionales que individualmente cambian de transmitancia de radiación desde porciones adicionales del espectro electromagnético. 2. - El ECD de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque cada una de las celdas electrocrómicas también comprende una capa de balance de carga que está separada de la capa electrocrómica por una capa de electrolito, dispuesta entre un electrodo sobre un sustrato y un electrodo contrario en un segundo sustrato. 3. - El ECD de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque el electrodo o el electrodo contrario de la primera celda electrocrómica comparte un sustrato común con el electrodo o el electrodo contrario de una de las celdas electrocrómicas adicionales. ! 4 - El ECD de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la primera capa electrocrómica comprende un primer material electrocrómico que cambia la transmitancia en el visible y la capa electrocrómica adicional comprende un material electrocrómico adicional que cambia la transmitancia en el infrarrojo. 5 - El ECD de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la primera capa electrocrómica comprende un primer polímero electrocrómico. I 6 - El ECD de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque la primera capa electrocrómica comprende un polímero conjugado heterocíclico. 7 - El ECD de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque el material electrocrómico adicional comprende un óxido de metal' semiconductor. 8 - El ECD de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque el óxido de metal semiconductor comprende óxido de i tungsteno u óxido de níquel. | 9.- El ECD de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque el material electrocrómico adicional comprende un polímero electrocrómico adicional. 10. - El ECD de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque el polímero electrocrómico adicional comprende un polímero o copolímero que comprende un complejo de rutenio(ll) dioxoleno, un polímero o copolímero que comprende un complejo de /r/s(pirazolil)borato-molibdeno, un polímero o compolímero que comprende una ?/,?/,?/',?/'-tetrafenil-p-fenilendiamina, un polímero o copolímero que comprende una antraquinona ¡mida, un polímero o copolímero que comprende un complejo de rutenio dinuclear que contiene dicarbonilhidrazina, un polímero o copolímero que comprende un radical nitróxido, o un poli(2, 2,6,6-tetrametilpiperidiniloxi metacrilato) (PTMA). 11. - El ECD de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque por lo menos un sustrato comprende una capa metalizada que permite el reflejo parcial o la atenuación de la radiación. 12. - El ECD de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque todos los sustratos comprenden independientemente un polímero. 13. - El ECD de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque los polímeros comprenden independientemente polietileno (PE), polipropileno (PP), tereftalato de poli(etileno) (PET), naftalatos de poli(etileno) (PEN)), sulfuro de poli(fenileno) (PPS), policarbonato (PC), una polisulfona, una poliétersulfona, poli(metilmetacrilato) (PMMA), poliísopreno, polibutadieno, y/o un silicón. 14. - El ECD de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque por lo menos uno de los sustratos es rígido. 15. - El ECD de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque todos los sustratos y los electrodos son flexibles. 16. - El ECD de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque también comprende un volumen llenado con un gas ¡que separa a la primera celda electrocrómica y a las adicionales. 17 - El ECD de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque también comprende por lo menos un sensor de luz y/o por lo menos un sensor de temperatura. 18.- El ECD de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado además porque el sensor de luz detecta la radiación IR. i 19.- El ECD de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado además porque el sensor de luz detecta la radiación visible. 20.- El ECD de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado además porque también comprende un microprocesador para ingresar una señal proveniente de los sensores de luz y/o de los sensores de temperatura y emitir una señal para ajustar el potencial aplicado a la una o más de la primera celda electrocrómica y las adicionales. I