SU566863A1 - Органический электрохромный материал с переменным светопропусканием - Google Patents

Description

1.

Изобретение относитс  к органическим электрохромным материалам с переменным светонропзсканием , измен ющимс  при наложении электрического пол , п может быть использовано нри изготовлении буквенно-цифровых визуальных индикаторных устройств, средств ввода-вывода информаиии вычислительных и иНформацнонных систем, модул торов светового потока.

Известны органические электрохромные материалы (ЭХМ) с переменным светопропусканием , содержащие в качестве основных ингредиентов , ответственных за окрашивание материала в .процессе электрохимической реакции ria одном из электродов, ироизводные оксифе .йилимидазола и бифенила. Помимо растворител  дополнительными ингредиентами, вступающими в электрохимическую реакцию на другом электроде, в известных ЭХМ служат неорганические соли и производные бензохинона 1.

Однако такие ЭХМ обладают высоким сроком службы только в режиме периодической смены пол рности низковольтного посто нного электрического напр жени  через каждые 0,33-0,5 сек. Длительное же воздействие электрического тока определенной пол рности приводит к резкому уменьшеиию их срока службы вплоть до перехода окрашенной окисленной формы в другое химическое соедине2

ние, что приводит к необратимому обесцвечиванию этих материалов.

Известны также органические ЭХМ с переменным светопропусканием, содержащие в

качестве основных ингредиеитов производные бипиридила, диазолирена и бихинолинов. В качестве дополнительных ингредиентов, номимо растворител , в этих материалах используют либо восстановленную окрашенную форму производного бипиридила, либо металл электрода в контакте с собственной малорз творимой солью 2.

Поскольку восстановленна  форма окраи па , а металл непрозрачен, то получение известного электрохромного устройства с переменным светопропусканием достигаетс  путем выведени  вспомогательного электрода за пределы основного электрода, используемого дл  наблюдени  изображени . Это приводит к

увеличению плотности электрического тока и к неравномерности образовани  окрашенной формы на поверхности оптически прозрачиого основного электрода за счет неудобного геометрического взаимного расположени  электрода .

Известен органический электрохромиый материал с переменным светопропусканием, содержапщй раствор солей 1,1-диметил-4,1-дипиридили , вещество, увеличивающее в зкость , иапример карбоксиметилцеллюлозу, и

в качестве растворител -раствор пропиленгликол  3.

Данный материал при -наложении электрического паир жеии  1,5-3 в окрашиваетс , а при изменении иаправлени  электрического тока обесцвечиваетс . Реакци  окрашивани обесцвечивани  известного ЭХМ осуществл етс  в присутствии кислорода воздуха, а в некоторых случа х также солей четырехвалентного цери , которые способствуют ускорению реакции обесцвечивани  растворов при отключении электрического напр жени  или при изменении направлени  электрического тока.

Растворы производных бипиридила при использовании их в отсутствии кислорода  вл ютс  материалами практически однократного действи . ПрИлМенением кислорода в качестве окислител  восстановленной фор.мы бипиридила позвол ет несколько увеличить срок службы материала, но приводит к необратимому взаимодействию про.межуточных продуктов восстановлени  кислорода с производными бипиридила , а следовательно, к ухудшению в процессе эксплуатации временных и светотехнических свойств материала.

Добавление солей цери  хот  и несколько улучшает временные характеристики, но делает растворы термодинамически нестабильными . Поэтому известные ЭХМ характеризуютс  малостабильными и плохо воспроизводимыми свойствами, а также огра-ии-ченным сроком службы.

С целью обеспечени  стабильного и контролируемого воспроизведени  электрохромных свойств материала и увеличени  его срока службы предлагаемый органический электрохромный материал с переменным светопропусканием дополнительно содержит производное ферроцена, а в качестве вещества, увеличивающего в зкость, и растворител  содержит соответственно поливинилбутираль и диметилформамид при следующем соотношении компонентов , вес. %:

1, Г-диметил-4,4-дипиридилий диперхлорат1-2

Производное ферроцена3-6

Поливинилбутираль5-15

ДиметилформамидОстальное

Производное ферроцена дл  предлагаемого ЭХМ выбирают из группы соединений, включающей моно-т/ ет-бутилферроцен, ди-трет-бутилферроцен , три-трег-бутилферроцен, моноизооктилферроцеи , диизооктилферроцен, триизооктилферроцен , дибензилферроцен и другие аналогичные производные -ферроцена.

Предлагаемый электрохромный материал имеет стабильное и контролируемое воспроизведение электрохромных свойств, т. е. обладает стабильными во времени скоростными и светотехническими характеристиками, и обеспечивает увеличенный срок службы электрохромных устройств. Данный электрохромный материал обратимо окрашиваетс  и обесцвечиваетс  по меньшей мере в течение 10 пиклов работы в замкнутом пространстве в отсутствии кислорода.

Испытание свойств предлагаемого ЭХМ 5 иривод т в устройстве, состо п1ем из двух стекл нных пластин с нанесенными на внутренние стороны сло ми окиси олова или инди  с легирующи.ми добавками. Стекл нные пластипы накладывают друг на друга со сдви10 гом в одном из направлений, что обеспечивает возможность присоединени  электрических контактов к провод щим покрыти м. Поверхпостное сопротивление полученных электродов составл ет 6-10 ом/см. Между стеклами по15 мещают рамку из тефлона размером ЗОХ ХЗО мм и шириной боковых стенок 3-5 мм. Пространство, ограниченное теф.тоновой рамкой и двум  стекл нными пластипками, заполн ют предлагаемым ЭХМ, после чего ст гп20 вают цластппы струбцинами.

Пример 1. Готов т раствор, содержапдий 2 г 1,Г-диметил-4,4-дипиридилий диперхлората , 3 г три-/рет-бутилферроцена, 15 г поливкнилбутирал  и 80 г дп.метилформамида. Этим 25 раствором заполн ют электрохромпое устройство с электродами из окиси инди  толщиной сло  005 мм. Па электроды устройства накладывают посто нное электрическое напр жение 1,5 в, что приводит к равиомерному окрашиванию всей площади оптпчески прозрачных электродов. Затем электроды замыкают накоротко , что обеспечивает проеветление раствора . Исходное светопропускание TI анализируемого раствора составл ет 82 ед. При ежедневной работе электрохромного устройства по 8 час в течение 2 мее цев ири смене пол рпости электродов через 0,5 час предлагаемый ЭХЛ1 практически не измен ет исходного светопропускани  (Т2 81-82 ед), времени

0 заполнени  и просветлени . После достижени  максимальной оптической плотности предлагаемый ЭХМ в течение каждых 0,5 час при посто нном электрическом сигнале также не измен ет своего светопропуекапи .

5 Пример 2. Готов т раствор, содержащий

1 г 1,Г-диметил-4,4-дипиридилий диперхлорэта , 6 г ди-т-рет-бутилферродена, 5 г поливинилбутирал  и 88 г диметилформамида.

Полученный раствор анализируют на свето0 пропускание посто нного напр жени  1,8 в. Наложение указанной величины тока обеспечивает равномерное по всей площади затемнение оптически прозрачных электродов, а замыкание электродов накоротко - просветление ЭХМ. При ежедневной работе электрохромного устройства по 8 час в течение 2 мес цев лри смене пол рности через 0,5 час предлагаемый ЭХМ практически не измен ет свои светотехнические п скоростпые характе0 ристики.

Таким образом, высока  обратимость, стабильность временных характеристик процессов окрашивани -обесцвечивани  и возможность сохранени  электрохимически индуцированной окраски при посто нном электрическом

сигнале длительное врем , характерное дл  предлагаемого органического электрохромного материала, обеспечивают изготовление более качественных электрохромных устройств с неременным светопропусканием, обладающих высоким сроком службы и стабильными во времени скоростными и светотехническими характеристиками.

Claims (3)

1.Патент США № 3453038, кл. 350-160, 01.07.69.

2.Патент Англии № 1314049, кл. 44F, 18.04.73.

3.Патент США № 3652149, кл. 350-160, 28.03.72.