WO2018052169A1 - 전기변색 구조체 및 그 제조 방법 - Google Patents

전기변색 구조체 및 그 제조 방법 Download PDF

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electrochromic material
nanostructure
pores
nanostructures
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박고운
구상모
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엘지전자 주식회사
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    • G02F2202/36—Micro- or nanomaterials

Definitions

  • the present invention relates to a nanostructure attached to the electrochromic material on the surface and a method of manufacturing the same.
  • Electrochromism is a phenomenon in which coloration or decolorization occurs by electrochemical oxidation or reduction depending on the direction of application of current.
  • the electrochromic material maintains a predetermined color and changes color to another color when an electric current is applied. Reversing the direction of the current restores the original color of the electrochromic material.
  • the electrochromic material changes its absorption spectrum in response to oxidation or reduction. That is, the electrochromic material does not emit light by itself, but takes a color through absorption. Electrochromic devices having such properties are widely used for automotive mirrors, sunroofs, smart windows, outdoor displays, and the like.
  • the electrochromic material is a memory type in which the discoloration is maintained even without applying a voltage between the upper electrode and the lower electrode once the discoloration is made, and discoloration only when the voltage is continuously applied between the upper electrode and the lower electrode even if the discoloration is performed. It is classified as a non-memory type that maintains a closed state.
  • the memory type has a high utilization value because power consumption for material discoloration is not large. Accordingly, various studies for utilizing the memory type electrochromic material have been conducted.
  • the conventional electrochromic material since only one material participates in discoloration, it is difficult to realize various colors, and it is difficult to implement high shading characteristics.
  • the conventional electrochromic material has a disadvantage in that it is difficult to simultaneously implement a fast discoloration speed and high light shielding characteristics.
  • an electrochromic material is attached to a surface of nanoparticles, and used for an electrochromic device.
  • researches to increase the electrochromic speed by improving the efficiency and speed of the electron transfer between nanoparticles are in progress.
  • An object of the present invention is to provide an electrochromic material having an improved color change by attaching an electrochromic material to the porous nanostructure.
  • an object of the present invention is to provide a method for selectively attaching the nanostructure electrochromic material by controlling the size and number of pores included in the porous nanostructure.
  • the present invention provides an electrochromic structure made of a metal oxide, including a nanostructure having a structure comprising nano pores and an electrochromic material attached to the surface of the nanostructure.
  • the pores may include first pores having a diameter in a predetermined range and second pores having a diameter in a range different from the predetermined range, and the surface corresponding to the first pores.
  • the first electrochromic material may be attached to the second electrochromic material, and the second electrochromic material may be attached to the surfaces corresponding to the second pores.
  • the diameter of the second pores is characterized in that larger than the diameter of the first pores, the second electrochromic material may have a molecular weight greater than the first electrochromic material.
  • the present invention is to adjust the molecular size of the electrochromic material, it is possible to selectively attach the electrochromic material to a specific pore.
  • the nano-structure characterized in that consisting of a plurality of layers, the diameter of the pores included in any one of the layers and the diameter of the pores contained in the other one of the layers are mutually can be different.
  • different electrochromic materials may be attached to each of the layers included in the nanostructure.
  • the one layer may be stacked on the other layer.
  • the present invention may allow the different electrochromic materials overlap the electrochromic material.
  • the one layer and the other layer may be arranged parallel to each other.
  • the present invention can be made so that different electrochromic materials are uniformly electrochromic and at the same time have a unique color of each electrochromic material.
  • the present invention comprises the steps of preparing a metal organic framework (Metal Organic Frameworks) of a predetermined size, the step of heat-treating the metal organic skeleton structure of a predetermined size to prepare a nanostructure having a structure including nano pores and electrochromic Immerging the nanostructures in a material solution, thereby providing a method for producing an electrochromic nanostructure comprising attaching the electrochromic material to the surface of the nanostructure.
  • a metal organic framework Metal Organic Frameworks
  • the nanostructure according to the present invention has a larger surface area than the existing nanoparticles, more electrochromic materials may be attached, and thus, color change characteristics of the electrochromic device may be improved.
  • the electron transfer speed with respect to the electrochromic material can be increased, the discoloration speed of the electrochromic device can be improved.
  • the electrochromic structure according to the present invention is the electrochromic material attached to the nanostructure through the porous nanostructure uniformly oxidized or Can be reduced.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an electrochromic device.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating an electrochromic structure according to the present invention.
  • FIG. 3 is an enlarged view illustrating A of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating metal organic skeleton structures having different sizes.
  • 5A to 5C are conceptual views illustrating nanostructures according to the present invention.
  • the electrochromic structure according to the present invention is utilized in the electrochromic device.
  • the electrochromic device will be described before describing the electrochromic structure.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an electrochromic device.
  • the electrochromic device 100 includes an electrolyte layer 130, an electrochromic layer 140, and an ion storage layer between the first transparent electrode 110a and the second transparent electrode 110b facing the first transparent electrode 110a. 160.
  • the components included between the transparent electrode and the two transparent electrodes will be described in detail with reference to FIG. 1.
  • the electrochromic device may not include some of the above-described components, or may further include other components.
  • the first and second transparent electrodes 110a and 110b are electrodes that are light transmissive and conductive.
  • the transparent electrode may be formed on a substrate made of glass or a light transmissive film, and may be a thin film made of tin oxide, indium oxide, platinum and gold, or a thin film made of a conductive polymer.
  • the transparent electrode is used to apply a voltage to the electrochromic material, and a power supply is connected to one end of the transparent electrode.
  • the power supply allows a potential difference to occur between two transparent electrodes facing each other.
  • the first and second transparent electrodes have a predetermined area, and at least a portion of the upper surface of the first transparent electrode 110a and at least a portion of the lower surface of the second transparent electrode 110b face each other.
  • the transparent electrode transfers electric charges to the electrochromic material positioned between the transparent electrodes, so that the electrochromic material is oxidized or reduced.
  • the electrolyte layer 130 transfers charge between the two electrodes to the electrochromic layer 140 when a voltage is applied between the first and second transparent electrodes, and may be formed of a liquid, semi-solid, and solid electrolyte.
  • the electrolyte layer 130 may be located between the first bus electrode 120 and the second transparent electrode 110b.
  • the electrolyte layer 130 does not contact the first bus electrode 120, and the electrochromic layer 140 may be formed in a space formed between the electrolyte layer 130 and the first bus electrode 120.
  • the electrolyte layer 130 may or may not contact the second transparent electrode 110b.
  • another layer may be positioned between the electrolyte layer 130 and the second transparent electrode 110b. This will be described later.
  • the electrochromic layer 140 may be made of an electrochromic material.
  • the electrochromic layer 140 may be made of an electrochromic structure according to the present invention.
  • the electrochromic material constituting the electrochromic layer 140 is not limited to a specific material, and may be any material that may be oxidized or reduced between the first and second transparent electrodes to be discolored.
  • the electrochromic layer 140 is positioned between the first transparent electrode 110a and the electrolyte layer 130 and is in contact with the electrolyte layer 130.
  • the electrolyte layer 130 transfers electric charges to the electrochromic layer 140 such that the electrochromic material included in the electrochromic layer 140 is oxidized or reduced.
  • the ion storage layer 160 serves to enhance the charge transfer force of the electrochromic device, and may be made of a high ion conductive inorganic material such as antimon doped tin oxide.
  • the ion storage layer 160 may be positioned between the second transparent electrode 110b and the electrolyte layer 130 and may contact the second transparent electrode 110b and the electrolyte layer 130.
  • the electrochromic device causes charge transfer to the electrochromic layer, thereby oxidizing or reducing the electrochromic material contained in the electrochromic layer. At this time, the charge transfer occurs through the electrons. Therefore, the electron transfer speed in the electrochromic layer has a great influence on the electrochromic speed of the electrochromic device.
  • the electrochromic structure according to the present invention improves the electron transfer speed, thereby improving the electrochromic speed of the electrochromic device.
  • the structure according to the present invention has a high surface area can be attached to a large amount of electrochromic material, it is possible to implement the electrochromic device of the desired color even with a thin thickness.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating an electrochromic structure according to the present invention
  • FIG. 3 is an enlarged view illustrating A of FIG. 2.
  • the electrochromic structure according to the present invention includes a nanostructure having a porous structure and an electrochromic material attached to the surface of the nanostructure.
  • the nanostructure is made of a metal oxide and has a structure including nanopores.
  • the nanostructure has a high surface area due to the plurality of pores included in the nanostructure.
  • the pores included in the nanostructures range in diameter from several nanometers to hundreds of nanometers.
  • the surface of the nanostructure is not only a concept including an outer surface of the nanostructure, but also a concept including a surface defining a pore included in the nanostructure.
  • the expression "surface corresponding to the pore” is used.
  • the surface partitioning the pores having the first average diameter is referred to as a surface corresponding to the pores having the first average diameter.
  • the metal oxides forming the nanostructures include tungsten oxide, molybdenum oxide, tantalum oxide, niobium oxide, vanadium oxide, iron oxide, tin oxide, bismuth oxide, cerium oxide, manganese oxide, chromium oxide, cobalt oxide, rhodium oxide, and iridium oxide. It may be made of at least one of nickel oxide.
  • the pores included in the nanostructure in the present invention is not a perfect sphere, the pore size is expressed as the average diameter of the pores. That is, in this specification, "diameter of pores” means “average diameter of pores.”
  • the diameter of the pores included in one nanostructure is difficult to be completely the same.
  • pores having a diameter within a predetermined diameter range are classified into the same group.
  • the pores classified into the same group in the present specification may be expressed as "first pores”, "second pores”, and the like.
  • the nanostructure according to the present invention may include only pores belonging to the same group as one nanostructure, and may include pores classified into a plurality of different groups.
  • one nanostructure may include first pores and second pores.
  • the pore group included in one nanostructure is not limited to two kinds.
  • the nanostructure when the nanostructure includes pores classified into a plurality of different groups, the pores included in the nanostructure may be aligned in various ways within the nanostructure.
  • the nanostructures may be composed of a single layer, and when the monolayer nanostructure comprises first and second pores, each of the first and second pores may be unevenly biased to a portion of the nanostructure and be uniform. It can have a distribution.
  • the nanostructure may include a plurality of layers, and different layers of pores may be disposed in each layer.
  • any one layer may be formed by being stacked on the other layer.
  • the present invention may allow the different electrochromic materials overlap the electrochromic material.
  • the one layer and the other layer may be arranged parallel to each other.
  • the present invention can be made so that different electrochromic materials are uniformly electrochromic and at the same time have a unique color of each electrochromic material.
  • the arrangement of pores included in the nanostructures has an important effect on the electrochromic properties of the electrochromic structure according to the present invention.
  • the present invention controls the size, number, alignment, etc. of the pores included in the nanostructures during the nanostructure manufacturing process. This will be described later.
  • electrochromic materials may be attached to the surface of the nanostructure.
  • the adhesion means a state in which the electrochromic material is fixed to the surface of the nanostructure by a chemical or physical bond between the nanostructure and the electrochromic material.
  • the nanostructure according to the present invention serves as an electron transfer medium for the electrochromic material to be oxidized or reduced. That is, the electrochromic material may be attached to the nanostructure, thereby transferring electrons to or receiving electrons from the nanostructures.
  • electrochromic material having a nano core-shell structure
  • it is oxidized or reduced by electron hopping of nanoparticles.
  • the electrochromic materials included in the electrochromic device may not be electrochromic uniformly.
  • the nanostructure according to the present invention may be uniformly electrochromic by allowing uniform electron transfer to the electrochromic material attached to the surface.
  • the electrochromic material may be an organic material and may have different colors, molecular sizes, and molecular weights depending on the kind thereof.
  • Chemical Formulas 1 to 3 are electrochromic materials that may be attached to the surface of nanostructures, and have a color of blue, red, and green, respectively.
  • the molecules represented by the following Chemical Formulas 1 to 3 have different molecular weights and molecular sizes.
  • the following materials corresponding to the colors of blue, red, and green are only examples, and electrochromic materials having different molecular weights and molecular sizes may be attached to the surface of the nanostructures regardless of their types.
  • the electrochromic material may be a polymer compound.
  • the polymer compound may be polythiophene, poly (3-methylthiophene), polypyrrole, poly (3-methylketopyrrole), poly (3,4-dimethylpyrrole), poly (N-methylpyrrole) , Polyaniline, poly (2-methylaniline) and poly (3-methylaniline).
  • the terminal of the electrochromic material may be replaced with -COOH, -OH, -PO 3 H 2 group, so that the electrochromic material can be easily attached to the surface of the nanostructure.
  • the electrochromic material represented by Chemical Formula 1 may be adsorbed onto the surface of the nanostructure after the terminal is substituted with a -PO 3 H 2 group.
  • the size of the molecules may be increased by replacing the ends of the molecules represented by Chemical Formula 3 with an alkyl group.
  • the selectivity to the pores of the electrochromic material can be increased.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing a metal organic skeleton structure of different sizes
  • Figures 5a to 5c is a conceptual diagram showing a nanostructure according to the present invention.
  • a step of manufacturing a metal organic framework (MOF) is carried out.
  • MOF consists of metal or metal clusters and linkers.
  • linker is a ligand that binds to the metal or metal cluster.
  • the ligands may form various structures through crosslinking, wherein the metal or metal cluster serves as a template.
  • MOFs having various pore sizes and shapes can be synthesized.
  • the ligand is Oxalic acid, Malonic acid, Succinic acid, Glutaric acid, Phthalic acid, Isophthalic acid, Terephthalic acid, Biphenyl-4,4'-dicarboxylic acid, Citric Acid, Trimesic acid, 1,2,3-Triazole, pyrrodiazole and At least one of squaric acid may be used, and the present invention is not limited thereto, and any ligand capable of binding to a metal may be used.
  • the MOF may be prepared by mixing a metal oxide and a ligand in a predetermined ratio, and then heat treating the ligand to form a crystal in a predetermined form with the metal oxide. At this time, the heat treatment should be performed at a temperature at which the ligand itself does not decompose.
  • MOFs having a specific metal as a template can be prepared in solvent-free conditions. Specifically, the metal acetate and the organic ligand are mixed and ground in a ball mill. This allows for fast synthesis of the MOF.
  • the MOF may be synthesized by chemical vapor deposition. Specifically, a metal oxide precursor film is formed. The precursor membrane is then exposed to ligand molecules to induce phase transition to MOF crystals.
  • MOFs of different sizes can be synthesized by varying the type of metal and ligand used in the synthesis of MOF.
  • a step of manufacturing a nanostructure having a structure including nanopores is performed by heat treating the synthesized MOF.
  • the powder form may be spherical, tetrahedral, hexahedral, rod-shaped and the like.
  • the MOFs are aggregated together to form a membrane-shaped structure.
  • the MOF may be applied on the substrate in the form of a powder or a solution.
  • nanostructures may be prepared by mixing MOFs of different sizes.
  • the MOFs of different sizes are mixed at a predetermined ratio, and the pore size distribution included in the nanostructure is changed according to the predetermined ratio.
  • the first MOF when the first MOF is heat treated, pores having a diameter of 10 nm are formed, and when the second MOF is heat treated, pores having a diameter of 100 nm are formed.
  • the nanostructure is manufactured by mixing each of the first and second MOFs in a 1: 1 ratio, the prepared nanostructures have pores having a diameter of 10 nm and pores having a diameter of 100 nm at 1: 1.
  • pores of different sizes are randomly disposed.
  • the first MOF may be stacked on a substrate, and then the second MOF may be laminated on the first MOF to be heat-treated.
  • the nanostructures consist of a plurality of layers.
  • the pores included in any one of the layers is 10 nm in diameter, and the pores included in the other layer are 100 nm in diameter.
  • pores of different sizes are disposed in different layers.
  • nanostructures 200a to 200c including only pores of the same group may be manufactured, and the sizes of pores included in each of the nanostructures may be different.
  • the nanostructure is not limited to being manufactured using MOF, it can be produced by another manufacturing method for producing a porous structure.
  • a method of manufacturing a nanostructure by using a surfactant to form a template may be used.
  • the nanostructure is immersed in a solution of the electrochromic material to attach the electrochromic material to the surface of the nanostructure.
  • the electrochromic material may be a compound represented by Chemical Formulas 1 to 3, but is not limited thereto.
  • the nanostructures may be sequentially immersed in different electrochromic material solutions to attach different electrochromic materials. Specifically, the nanostructure is immersed in the first electrochromic material solution, and then immersed in the solution of the second electrochromic material having a lower molecular weight than the first electrochromic material, thereby immersing the first and second electrochromic materials in the nanostructure. Can be attached to
  • the immersion in different electrochromic material solutions is preferred to proceed in order of the molecular weight of the electrochromic material.
  • the first electrochromic material has a higher molecular weight than the second electrochromic material, it is preferable to first perform immersion on the first electrochromic material. Through this, the electrochromic material having a low molecular weight can be prevented from being attached at the position to which the electrochromic material having a high molecular weight is to be attached.
  • the nanostructure described with reference to FIG. 5A may be immersed in the first electrochromic material solution to selectively attach the first electrochromic material to relatively large pores. Thereafter, the nanostructure may be immersed in a solution of the second electrochromic material to attach the second electrochromic material to pores having a relatively small diameter.
  • the nanostructure described with reference to FIG. 5B may be immersed in the solution of the first electrochromic material so that the first electrochromic material is attached only to pores formed in a specific layer. Thereafter, the nanostructure may be immersed in a solution of the second electrochromic material to attach the second electrochromic material to pores formed in a layer different from the layer to which the first electrochromic material is attached.
  • the electrochromic material having a large molecular weight may be bonded to pores having a relatively large diameter, and the electrochromic material having a small molecular weight may be bonded to pores having a relatively small diameter.
  • the nanostructures may be disposed in one electrochromic device.

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Abstract

본 발명은 표면에 전기변색 물질이 부착된 나노 구조체 및 그 제조방법에 관한 것이다. 상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 금속 산화물로 이루어지고, 나노 기공들을 포함하는 구조를 가지는 나노 구조체 및 상기 나노 구조체의 표면에 부착되는 전기변색 물질을 포함하는 전기변색 구조체를 제공한다. 본 발명에 따른 나노 구조체는 기존 나노입자보다 표면적이 크기 때문에 더 많은 전기변색 물질을 부착시킬 수 있고, 이에 따라, 전기변색 소자의 변색 특성을 개선할 수 있게 된다.

Description

전기변색 구조체 및 그 제조 방법
본 발명은 표면에 전기변색 물질이 부착된 나노 구조체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
전기변색(Electrochromism)은 전류의 인가 방향에 따라 전기화학적 산화 또는 환원반응에 의해 착색 또는 탈색이 이루어지는 현상이다. 전기변색 물질은 소정 색을 유지하다가 전류가 인가되면 다른 색으로 변색된다. 그리고 전류의 방향을 역전시키면 전기변색물질의 본래 색으로 복원된다.
여기서, 전기변색 물질은 산화 또는 환원반응에 따라 흡수 스펙트럼이 변화한다. 즉, 상기 전기변색 물질은 그 자체로 발광을 하는 것이 아니라, 흡광을 통해 색을 띤다. 이러한 성질을 갖는 전기변색 소자는 차량용 미러와 썬루프, 스마트창, 옥외 디스플레이 등의 용도로 널리 사용되고 있다.
한편, 전기변색 물질은 변색이 일단 이루어지면 상부 전극 및 하부전극 사이에 전압을 인가하지 않아도 변색된 상태가 유지되는 메모리형과, 변색이 되더라도 상부 전극 및 하부 전극 사이에 전압을 지속적으로 인가해야만 변색된 상태가 유지되는 비메모리형으로 구분된다.
상기 메모리형은 물질 변색을 위한 소비 전력이 크지 않기 때문에 활용가치가 매우 높다. 이에, 상기 메모리형 전기변색 물질을 활용하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.
다만, 종래 전기변색 소재의 경우, 한 가지 물질만 변색에 참여하기 때문에, 다양한 색상을 구현하기 어려우며, 고 차광 특성을 구현하기 어렵다는 단점이 있었다. 또한, 종래 전기변색 소재의 경우, 빠른 변색속도 및 고 차광 특성을 동시에 구현하기 어렵다는 단점이 있었다.
한편, 종래에는 나노입자 표면에 전기변색 물질을 부착시켜 전기변색 소자에 활용하였다. 이때, 나노입자 간 전자전이의 효율 및 속도를 개선하여 전기변색 속도를 증가시키고자 하는 연구가 진행되고 있다.
본 발명은 다공성 나노 구조체에 전기변색 물질을 부착시켜 개선된 변색 성을 가지는 전기변색 소재를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 다공성 나노 구조체에 포함된 기공의 크기 및 개수를 제어하여, 나노 구조체 전기변색 물질을 선택적으로 부착시키는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 금속 산화물로 이루어지고, 나노 기공들을 포함하는 구조를 가지는 나노 구조체 및 상기 나노 구조체의 표면에 부착되는 전기변색 물질을 포함하는 전기변색 구조체를 제공한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기공들은, 소정 범위의 직경을 가지는 제1기공들 및 상기 소정 범위와 다른 범위의 직경 가지는 제2기공들을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 제1기공들에 대응하는 표면에는 제1전기변색물질이 부착되고, 상기 제2기공들에 대응하는 표면에는 제2전기변색물질이 부착될 수 있다. 이를 통해, 본 발명은 나노 구조체에 형성되는 서로 다른 직경의 기공 개수를 조절하여, 나노 구조체에 부착되는 서로 다른 종류의 전기변색 물질의 비율을 조절할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2기공들의 직경은 상기 제1기공들의 직경보다 큰 것을 특징으로 하고, 상기 제2전기변색 물질은 상기 제1전기변색 물질보다 큰 분자량을 가질 수 있다. 이를 통해, 본 발명은 전기변색 물질의 분자 크기를 조절하여, 특정 기공에 전기변색 물질을 선택적으로 부착시킬 수 있게 된다.
일 실시 예에 있어서, 상기 나노 구조체는, 복수의 층들로 이루어지는 것을 특징으로 하고, 상기 층들 중 어느 하나의 층에 포함된 기공들의 직경과 상기 층들 중 다른 하나의 층에 포함된 기공들의 직경은 서로 다를 수 있다. 이를 통해, 나노 구조체에 포함된 층들 각각에는 서로 다른 전기변색 물질이 부착될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 어느 하나의 층은 상기 다른 하나의 층 위에 적층되어 이루어질 수 있다. 이를 통해, 본 발명은 서로 다른 전기변색 물질들이 서로 중첩되어 전기변색 되도록 할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 어느 하나의 층과 상기 다른 하나의 층은 서로 나란하게 배치될 수 있다. 이를 통해, 본 발명은 서로 다른 전기변색 물질들이 균일하게 전기변색 됨과 동시에 각각의 전기변색 물질들이 가진 고유의 색을 띠도록 할 수 있다.
또한, 본 발명은 소정 크기의 금속유기골격구조(Metal Organic Frameworks)를 제조하는 단계, 상기 소정 크기의 금속유기골격구조를 열처리하여 나노 기공들을 포함하는 구조를 가지는 나노 구조체를 제조하는 단계 및 전기변색 물질 용액에 상기 나노 구조체를 침지시켜, 상기 전기변색 물질을 상기 나노 구조체 표면에 부착시키는 단계를 포함하는 전기변색 나노 구조체의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 나노 구조체는 기존 나노입자보다 표면적이 크기 때문에 더 많은 전기변색 물질을 부착시킬 수 있고, 이에 따라, 전기변색 소자의 변색 특성을 개선할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따르면, 전기변색 물질에 대한 전자이동 속도를 높일 수 있기 때문에 전기변색 소자의 변색 속도가 향상될 수 있다.
또한, 나노입자의 전자 호핑(electron hopping)에 의해 변색되는 종래 기존 나노 core-shell와는 달리, 본 발명에 따른 전기변색 구조체는 다공성 나노 구조체를 통해 나노 구조체에 부착된 전기변색 물질이 균일하게 산화 또는 환원되도록 할 수 있다.
도 1은 전기변색 소자를 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기변색 구조체를 나타내는 개념도이다.
도 3은 도 2의 A를 확대한 확대도이다.
도 4는 서로 다른 크기의 금속유기골격구조를 나타내는 개념도이다.
도 5a 내지 5c는 본 발명에 따른 나노 구조체를 나타내는 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 따른 전기변색 구조체는 전기변색 소자에 활용된다. 이하에서는, 전기변색 구조체에 설명하기에 앞서 전기변색 소자에 대하여 설명한다.
도 1은 전기변색 소자를 나타내는 개념도이다.
전기변색 소자(100)는 제1투명전극(110a), 제1투명전극(110a)과 마주하는 제2투명전극(110b) 사이에 전해질 층(130), 전기변색 층(140), 이온 저장 층(160)을 포함한다. 이하에서는, 도 1을 참조하여 투명전극 및 두 개의 투명전극 사이에 포함된 구성요소들에 대하여 구체적으로 설명한다. 한편, 전기변색 소자는 상술한 구성 요소들 중 일부를 포함하지 않거나, 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다.
제1 및 제2투명전극(110a 및 110b)은 광 투과성과 전도성이 있는 전극이다. 투명전극은 유리 또는 광투과성 필름으로 이루어진 기판 위에 형성될 수 있으며, 산화 주석, 산화 인듐, 백금 및 금으로 이루어진 박막 또는 전도성 폴리머로 이루어진 박막일 수 있다.
투명전극은 전기변색 물질에 전압을 인가하기 위하여 사용되며, 투명전극의 일단에는 전원 공급 장치가 연결된다. 전원 공급 장치는 서로 마주보는 두 개의 투명전극 사이에 전위차가 발생하도록 한다.
전기변색 소자에서 제1 및 제2투명전극은 소정 면적을 가지며, 제1투명전극(110a) 상면의 적어도 일부와 제2투명전극(110b) 하면의 적어도 일부가 서로 마주본다.
투명전극은 투명전극 사이에 위치하는 전기변색 물질에 전하를 전달하여, 전기변색 물질이 산화 또는 환원되도록 한다.
전해질 층(130)은 제1 및 제2투명전극 사이에 전압을 인가하였을 때, 두 전극 사이의 전하를 전기변색 층(140)에 전달하며, 액상, 준고상, 고상 전해질로 이루어질 수 있다.
한편, 전해질 층(130)은 제1버스전극(120) 및 제2투명전극 사이(110b)에 위치할 수 있다. 여기서, 전해질 층(130)은 제1버스전극(120)과 접촉하지 않으며, 전해질 층(130)과 제1버스전극(120) 사이에 형성된 공간에 전기변색 층(140)이 형성될 수 있다.
또한, 전해질 층(130)은 제2투명전극(110b)과 접촉하거나, 접촉하지 않을 수 있다. 전해질 층(130)이 제2 투명전극(110b)과 접촉하지 않는 경우, 전해질 층(130)과 제2투명전극(110b) 사이에는 다른 층이 위치할 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.
전기변색 층(140)은 전기변색 물질로 이루어질 수 있다. 전기변색 층(140)은 본 발명에 따른 전기변색 구조체로 이루어질 수 있다. 전기변색 층(140)을 이루는 전기변색 물질은 특정 물질에 한정되지 않고, 제1 및 제2투명전극 사이에서 산화 또는 환원되어 변색될 수 있는 모든 물질일 수 있다.
전기변색 층(140)은 제1투명전극(110a) 및 전해질 층(130) 사이에 위치하고, 전해질 층(130)과 접촉한다. 전해질 층(130)은 전기변색 층(140)에 전하를 전달하여, 전기변색 층(140)에 포함된 전기변색 물질이 산화 또는 환원되도록 한다.
이온저장 층(160)은 전기변색 소자의 전하 전달력을 강화하는 역할을 하며, Antimon doped Tin Oxide 등의 고이온 전도성 무기물로 이루어질 수 있다. 이온저장 층(160)은 제2투명전극(110b)과 전해질 층(130) 사이에 위치할 수 있으며, 제2투명전극(110b) 및 전해질 층(130)과 접촉할 수 있다.
상술한 바와 같이, 전기변색 소자는 전기변색 층으로의 전하 이동을 유발하여, 전기변색 층에 포함된 전기변색 물질을 산화 또는 환원시킨다. 이때, 전하 이동은 전자를 통해 이루어진다. 따라서, 전기변색 층에서의 전자전이 속도 전기변색 소자의 전기변색 속도에 큰 영향을 준다.
본 발명에 따른 전기변색 구조체는 전자전이 속도를 향상시켜, 전기변색 소자의 전기변색 속도를 향상시킨다.
또한, 본 발명에 따른 구조체는 높은 표면적을 가지고 있어 많은 양의 전기변색 물질을 부착시킬 수 있으며, 이를 활용하면 얇은 두께로도 원하는 색상의 전기변색 소자를 구현할 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명에 따른 전기변색 구조체에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 전기변색 구조체를 나타내는 개념도이고, 도 3은 도 2의 A를 확대한 확대도이다.
본 발명에 따른 전기변색 구조체는 다공성 구조를 가지는 나노 구조체 및 나노 구조체 표면에 부착되는 전기변색 물질을 포함한다.
도 2를 참조하면, 나노 구조체는 금속 산화물로 이루어지고, 나노 기공들을 포함하는 구조를 가진다. 나노 구조체는 나노 구조체에 포함된 복수의 기공들로 인하여 높은 표면적을 가진다. 나노 구조체에 포함된 기공들은 그 직경이 수 나노 미터에서 수백 나노미터이다.
본 명세서에서 나노 구조체의 표면이라 함은 나노 구조체의 외부 표면을 포함하는 개념일 뿐 아니라, 나노 구조체 내부에 포함된, 기공을 구획하는 표면을 포함하는 개념이다.
한편, 본 명세서에서 서로 다른 크기의 기공들 중 특정 기공을 구획하는 표면을 특정할 때, "기공에 대응하는 표면"이라는 표현을 사용한다. 예를 들어, 본 명세서에서는 제1평균 직경을 가지는 기공들을 구획하는 표면을 제1평균 직경을 가지는 기공들에 대응하는 표면이라고 표현한다.
한편, 나노 구조체를 이루는 금속 산화물은 산화텅스텐, 산화몰리브덴, 산화탄탈륨, 산화나이오븀, 산화바나듐, 산화철, 산화주석, 산화비스무트, 산화세륨, 산화망간, 산화크롬, 산화코발트, 산화로듐, 산화이리듐, 산화니켈 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명에서 나노 구조체에 포함된 기공은 완전한 구형이 아니므로, 기공의 크기는 기공의 평균 직경으로 표현한다. 즉, 본 명세서에서 "기공의 직경"이란, "기공의 평균 직경"을 의미한다.
한편, 일반적으로 하나의 나노 구조체에 포함된 기공들의 직경은 완전히 동일하기 어렵다. 이에, 본 명세서에서는 소정 직경 범위 내의 직경을 가지는 기공들을 동일한 그룹으로 분류한다. 한편, 본 명세서에서 동일한 그룹으로 분류된 기공들은 "제1기공들", "제2기공들" 등으로 표현될 수 있다.
본 발명에 따른 나노 구조체는 하나의 나노 구조체는 동일한 그룹에 속하는 기공들만 포함할 수 있고, 복수의 서로 다른 그룹으로 분류되는 기공들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 나노 구조체는 제1기공들 및 제2기공들을 포함할 수 있다. 한편, 하나의 나노 구조체에 포함된 기공 그룹은 두 종류에 한정되지 않는다.
한편, 나노 구조체가 복수의 서로 다른 그룹으로 분류되는 기공들을 포함하는 경우, 나노 구조체에 포함된 기공들은 나노 구조체 내에서 다양한 방식으로 정렬될 수 있다.
예를 들어, 나노 구조체는 단층으로 이루어질 수 있으며, 단층으로 이루어지는 나노 구조체가 제1 및 제2기공들을 포함하는 경우, 제1 및 제2기공들 각각은 나노 구조체의 일부분에 편중되지 않고, 균일한 분포를 가질 수 있다.
다른 예를 들어, 나노 구조체는 복수의 층들을 포함할 수 있으며, 각각의 층에는 서로 다른 그룹의 기공들이 배치될 수 있다.
구체적으로, 상기 어느 하나의 층은 상기 다른 하나의 층 위에 적층되어 이루어질 수 있다. 이를 통해, 본 발명은 서로 다른 전기변색 물질들이 서로 중첩되어 전기변색 되도록 할 수 있다.
한편, 상기 어느 하나의 층과 상기 다른 하나의 층은 서로 나란하게 배치될 수 있다. 이를 통해, 본 발명은 서로 다른 전기변색 물질들이 균일하게 전기변색 됨과 동시에 각각의 전기변색 물질들이 가진 고유의 색을 띠도록 할 수 있다.
나노 구조체에 포함된 기공들의 배치는, 본 발명에 따른 전기변색 구조체의 전기변색 특성에 중요한 영향을 준다. 본 발명은 나노 구조체 제조과정에서 나노 구조체에 포함된 기공의 크기, 개수, 정렬 방식 등을 조절한다. 이에 대해서는 후술한다.
한편, 상술한 나노 구조체 표면에는 전기변색 물질들이 부착될 수 있다.
본 명세서에서 부착이란, 나노 구조체와 전기변색 물질 간의 화학적 또는 물리적 결합에 의하여, 전기변색 물질이 나노 구조체의 표면에 고정된 상태를 의미한다.
본 발명에 따른 나노 구조체는 전기변색 물질이 산화 또는 환원되도록 하는 전자 이동 매개체 역할을 한다. 즉, 전기변색 물질은 상기 나노 구조체에 부착됨으로써, 상기 나노 구조체로 전자를 전달하거나, 상기 나노 구조체로부터 전자를 전달받을 수 있다.
종래, 나노 core-shell 구조를 가지는 전기변색 물질의 경우, 나노입자의 전자 호핑(electron hopping)에 의해 산화 또는 환원된다. 이러한 방식으로는 전기변색 소자에 포함된 전기변색 물질들이 균일하게 전기변색될 수 없다.
이와 달리, 본 발명에 따른 나노 구조체는 표면에 부착된 전기변색 물질에 대한 전자 이동이 균일하게 이루어지도록 함으로써, 균일한 전기변색이 가능하도록 할 수 있다.
전기변색 물질은 유기물일 수 있으며, 그 종류에 따라 서로 다른 색상, 분자 크기 및 분자량을 가질 수 있다.
예를 들어, 하기 화학식 1 내지 3은 나노 구조체 표면에 부착될 수 있는 전기변색 물질이며, 전기변색 시 각각 blue, red, green의 색을 띤다. 또한, 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 분자들은 서로 다른 분자량 및 분자 크기를 가진다. 하기의 Blue, red, green의 색에 해당하는 물질은 일 실시 예에 불과하며, 서로 다른 분자량 및 분자 크기를 갖는 전기변색 물질은 그 종류에 상관없이 상기 나노 구조체 표면에 부착될 수 있다.
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한편, 상기 전기변색 물질은 고분자화합물 일 수 있다. 구체적으로, 상기 고분자화합물은 폴리 싸이오펜, 폴리(3-메틸싸이오펜), 폴리피롤, 폴리(3-메틸케토피롤), 폴리(3,4-다이메틸피롤), 폴리(N-메틸피롤), 폴리아닐린, 폴리(2-메틸아닐린) 및 폴리(3-메틸아닐린) 어느 하나일 수 있다.
한편, 전기변색 물질의 말단을 -COOH, -OH, -PO3H2기 등으로 치환시켜, 전기변색 물질이 나노 구조체 표면에 용이하게 부착될 수 있도록 할 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 화학식 1로 표시되는 전기변색 물질은 말단이 -PO3H2기로 치환된 후, 나노 구조체 표면에 흡착될 수 있다.
한편, 나노 구조체에 포함된 특정 기공의 직경보다 큰 크기의 분자는 기공으로 진입할 수 없기 때문에, 기공에 부착될 수 없다. 이를 활용하면, 단일 나노 구조체에 서로 다른 종류의 전기변색 물질을 부착시킴에 있어서, 부착되는 전기변색 물질들의 비율을 조절할 수 있게 된다.
예를 들어, 나노 구조체에 상기 화학식 1 및 3으로 표시되는 분자를 부착시키는 경우, 상기 화학식 3으로 표시되는 분자의 말단을 알킬기(Alkyl Group)로 치환하여 분자 크기를 증가시킬 수 있다. 이러한 경우, 전기변색 물질의 기공에 대한 선택성이 높아질 수 있다.
이하에서는, 상술한 전기변색 구조체의 제조 방법에 대하여 설명하면서, 나노 구조체의 기공 크기 분포 제어 방법 및 전기변색 물질의 부착방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 4는 서로 다른 크기의 금속유기골격구조를 나타내는 개념도이고, 도 5a 내지 5c는 본 발명에 따른 나노 구조체를 나타내는 개념도이다.
먼저, 본 발명에서는 금속유기골격구조(Metal Organic Frameworks, MOF)를 제조하는 단계가 진행된다.
MOF는 금속 또는 금속 클러스터와 링커로 이루어진다. 여기서, 상기 링커는 상기 금속 또는 금속 클러스터와 결합하는 리간드이다. 상기 리간드들은 가교를 통해 다양한 구조를 형성할 수 있으며, 이때, 템플릿 역할을 하는 것이 상기 금속 또는 금속 클러스터이다.
상기 리간드의 종류를 달리하여, 다양한 기공 크기 및 모양을 가지는 MOF를 합성할 수 있다. 상기 리간드는 Oxalic acid, Malonic acid, Succinic acid, Glutaric acid, Phthalic acid, Isophthalic acid, Terephthalic acid, Biphenyl-4,4'-dicarboxylic acid, Citric Acid, Trimesic acid, 1,2,3-Triazole, pyrrodiazole 및 Squaric acid 중 적어도 하나가 사용될 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 금속과 결합 가능한 모든 리간드가 사용될 수 있다.
상기 MOF는 금속 산화물과 리간드를 일정 비율로 혼합한 후, 리간드가 금속 산화물과 일정한 형태의 결정을 형성하도록 열처리를 함으로써 제조될 수 있다. 이때, 열처리는 리간드 자체가 분해되지 않는 온도에서 수행되어야 한다.
한편, 특정 금속을 템플릿으로 하는 MOF는 무 용매 조건에서 제조될 수 있다. 구체적으로, 메탈 아세테이트와 유기 리간드를 혼합하고 볼 밀로 grinding 한다. 이를 통해, MOF를 빠르게 합성할 수 있다.
한편, 상기 MOF는 화학적 기상증착 방법으로 합성될 수 있다. 구체적으로, 금속 산화물 전구체 막을 형성한다. 이후, 상기 전구체 막을 리간드 분자에 노출시켜, MOF 결정으로의 상변이를 유도한다.
도 4와 같이, MOF 합성에 사용되는 금속의 종류 및 리간드의 종류를 달리하여, 서로 다른 크기의 MOF를 합성할 수 있게 된다.
이후, 합성된 MOF를 열처리하여 나노 기공들을 포함하는 구조를 가지는 나노 구조체를 제조하는 단계가 진행된다.
상술한 방법으로 제조된 MOF를 이용하면 membrane형태, 분말 형태의 나노 구조체를 제조할 수 있다. 이때, 분말 형태는 구형, 사면체, 육면체, 막대형 등일 수 있다.
MOF를 이용하여 membrane 형태의 나노 구조체를 제조하는 경우를 예로 들면, 상기 제조된 MOF를 소정 기판 위에 도포한 후 열처리하는 경우, MOF들이 서로 응집되어, membrane 형태의 구조가 형성된다. 여기서, 상기 MOF는 분말 또는 용액 형태로 기판 위에 도포될 수 있다.
한편, MOF를 열처리하는 경우, 반응성이 낮은 질소기체를 계속 공급하여 기공이 형성되는 것을 보조할 수 있다.
한편, 서로 다른 크기의 MOF를 혼합하여 나노 구조체를 제조할 수 있다. 여기서, 상기 서로 다른 크기의 MOF는 소정 비율로 혼합되며, 상기 소정 비율에 따라, 나노 구조체에 포함된 기공 크기 분포가 달라진다.
예를 들어, 제1MOF를 열처리하는 경우, 직경이 10nm인 기공이 형성되고, 제2MOF를 열처리하는 경우, 직경이 100nm인 기공이 형성된다. 제1 및 제2MOF 각각을 1:1로 혼합하여 나노 구조체를 제조하는 경우, 상기 제조된 나노 구조체는 직경이 10nm 인 기공과 직경이 100nm인 기공이 1:1로 존재하게 된다. 상술한 방식으로 제조된 나노 구조체의 경우, 도 5a와 같이, 서로 다른 크기의 기공들이 무작위로 배치된다.
다른 예를 들어, 상기 제1MOF를 기판 위에 적층한 후, 상기 제1MOF 위에 상기 제2MOF를 적층하여 열처리할 수 있다. 이러한 방식으로 나노 구조체가 제조되는 경우, 나노 구조체는 복수의 층들로 이루어지게 된다. 상기 층들 중 어느 하나의 층에 포함된 기공은 직경이 10nm가 되고, 다른 하나의 층에 포함된 기공은 직경이 100nm가 된다. 상술한 방식으로 제조된 나노 구조체의 경우, 도 5b와 같이, 서로 다른 크기의 기공들이 서로 다른 층에 배치된다.
한편, 도 5c와 같이, 동일한 그룹의 기공들 만을 포함하는 나노 구조체들(200a 내지 200c)이 제조될 수 있으며, 상기 나노 구조체들 각각에 포함된 기공들의 크기는 서로 다를 수 있다.
상술한 바와 같이, 서로 다른 크기의 MOF를 이용하면, 나노 구조체에 포함된 기공의 크기 분포를 조절할 수 있게 된다.
한편, 상기 나노 구조체는 MOF를 이용하여 제조되는 것에 한정되지 않고, 다공성 구조체를 제조하는 다른 제조방법에 의하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 계면활성제를 활용하여 template를 형성하는 방식으로 나노 구조체를 제조하는 방식이 이용될 수 있다.
마지막으로, 상기 나노 구조체를 전기변색 물질 용액에 침지시켜, 상기 전기변색 물질을 상기 나노 구조체 표면에 부착시키는 단계가 진행된다.
상기 전기변색 물질은 상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물 일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
한편, 상기 나노 구조체를 서로 다른 전기변색 물질 용액에 순차적으로 침지시켜, 서로 다른 전기변색 물질을 부착시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 나노 구조체를 제1전기변색 물질 용액에 침지시킨 후, 상기 제1전기변색 물질보다 분자량이 작은 제2전기변색 물질 용액에 침지 시킴으로써, 제1 및 제2전기변색 물질을 상기 나노 구조체에 부착시킬 수 있다.
여기서, 서로 다른 전기변색 물질 용액에 대한 침지는 전기변색 물질의 분자량이 큰 순으로 진행하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 제1전기변색 물질이 제2전기변색 물질보다 분자량이 크므로, 제1전기변색 물질에 대한 침지를 먼저 수행하는 것이 바람직하다. 이를 통해, 분자량이 작은 전기변색 물질이 분자량이 큰 전기변색 물질이 부착되어야 할 위치에 부착되는 것을 막을 수 있게 된다.
예를 들어, 도 5a에서 설명한 나노 구조체를 상기 제1전기변색 물질 용액에 침지 시켜, 상대적으로 직경이 큰 기공에 상기 제1전기변색 물질을 선택적으로 부착시킬 수 있다. 이후, 상기 나노 구조체를 제2전기변색 물질 용액에 침지 시켜, 상대적으로 직경이 작은 기공에 상기 제2전기변색 물질을 부착시킬 수 있다.
다른 예를 들어, 도 5b에서 설명한 나노 구조체를 상기 제1전기변색 물질 용액에 침지 시켜, 상기 제1전기변색 물질이 특정 층에 형성된 기공에만 부착시킬 수 있다. 이후, 상기 나노 구조체를 제2전기변색 물질 용액에 침지 시켜, 상기 제1전기변색 물질이 부착된 층과 다른 층에 형성된 기공에 상기 제2전기변색 물질을 부착시킬 수 있다.
상술한 방법으로, 상대적으로 직경이 큰 기공에는 분자량이 큰 전기변색 물질이 결합되도록 하고, 상대적으로 직경이 작은 기공에는 분자량이 작은 전기변색 물질이 결합되도록 할 수 있다.
한편, 도 5c에서 설명한 나노 구조체들 각각에 서로 다른 전기변색 물질들을 부착시킨 후, 상기 나노 구조체들을 하나의 전기변색 소자에 배치할 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
또한, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (16)

  1. 나노 기공들을 포함하는 구조를 가지는 나노 구조체; 및
    상기 나노 구조체의 표면에 부착되는 전기변색 물질을 포함하는 전기변색 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 나노 구조체는 금속 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기변색 구조체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기공들은,
    소정 범위 내의 직경을 가지는 제1기공들; 및
    상기 소정 범위와 다른 범위 내의 직경 가지는 제2기공들을 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 제1기공들에 대응하는 표면에는 제1전기변색물질이 부착되고,
    상기 제2기공들에 대응하는 표면에는 제2전기변색물질이 부착되는 것을 특징으로 하는 전기변색 구조체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1전기변색 물질은 상기 제2전기변색 물질과 다른 분자량을 가지는 것을 특징으로 하는 전기변색 구조체.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1전기변색 물질은 전기변색 시 푸른색, 붉은색 및 녹색 중 어느 하나의 색을 띠는 전기변색 물질인 것을 특징으로 하고,
    상기 제2전기변색 물질은 전기변색 시 제1전기변색 물질과 다른 색을 띠는 전기변색 물질인 것을 특징으로 하는 전기변색 구조체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 푸른색을 띠는 전기변색 물질은 하기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하고, 상기 붉은색을 띠는 전기변색 물질은 하기 화학식 2로 표시되는 것을 특징으로 하고, 상기 녹색을 띠는 전기변색 물질은 하기 화학식 3으로 표시되는 것을 특징으로 하는 전기변색 구조체.
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2016014661-appb-I000001
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2016014661-appb-I000002
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2016014661-appb-I000003
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제1기공들은 상기 제2기공들보다 큰 직경을 가지는 것을 특징으로 하고,
    상기 제1전기변색 물질은 상기 제2전기변색 물질보다 벌키(bulky)한 분자구조를 가지는 것을 특징으로 하는 전기변색 구조체.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 나노 구조체는,
    소정 비율의 상기 제1 및 제2기공들을 포함하는 단일 층으로 이루어지는 것으로 특징으로 하는 전기변색 구조체.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 나노 구조체는,
    복수의 층들로 이루어지는 것을 특징으로 하고,
    상기 층들 중 어느 하나의 층은 상기 제1기공들을 포함되고, 상기 다른 하나의 층은 상기 제2기공들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기변색 나노 구조체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 어느 하나의 층은 상기 다른 하나의 층 위에 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기변색 나노 구조체.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 어느 하나의 층과 상기 다른 하나의 층은 서로 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 전기변색 나노 구조체.
  12. 소정 크기의 금속유기골격구조(Metal Organic Frameworks)를 제조하는 단계;
    상기 소정 크기의 금속유기골격구조를 열처리하여 나노 기공들을 포함하는 구조를 가지는 나노 구조체를 제조하는 단계; 및
    전기변색 물질 용액에 상기 나노 구조체를 침지시켜, 상기 전기변색 물질을 상기 나노 구조체 표면에 부착시키는 단계를 포함하는 전기변색 나노 구조체의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 나노 구조체를 제조하는 단계는,
    서로 다른 크기의 금속유기골격구조를 소정 비율로 혼합하는 단계; 및
    상기 소정 비율로 혼합된 금속유기골격구조를 열처리하여 서로 다른 크기의 기공들을 포함하는 나노 구조체를 제조하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기변색 나노 구조체의 제조방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 전기변색 물질을 상기 나노 구조체 표면에 부착시키는 단계는,
    제1전기변색 물질 용액에 상기 나노 구조체를 침지시켜, 상기 제1전기변색 물질을 상기 나노 구조체 표면에 부착시키는 단계; 및
    상기 제1전기변색 물질이 표면에 부착된 상기 나노 구조체를 제2전기변색 물질 용액에 침지시켜, 상기 제2전기변색 물질을 상기 나노 구조체 표면에 부착시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하고,
    상기 제2전기변색 물질은 상기 제1전기변색 물질보다 작은 분자량을 가지는 것을 특징을 하는 전기변색 나노 구조체의 제조방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 나노 구조체를 제조하는 단계는,
    제1금속유기골격구조를 소정 두께로 적층하는 단계;
    제2금속유기골격구조를 상기 적층된 제1금속유기골력구조 위에 소정 두께로 적층하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2금속유기골격구조를 열처리하여 서로 다른 크기의 기공들을 포함하는 나노 구조체를 제조하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기변색 나노 구조체의 제조방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 나노 구조체를 제조하는 단계는,
    제1금속유기골격구조를 소정 두께로 적층하는 단계;
    제2금속유기골격구조를 상기 적층된 제1금속유기골력구조와 나란하게 상기 소정 두께로 적층하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2금속유기골격구조를 열처리하여 서로 다른 크기의 기공들을 포함하는 나노 구조체를 제조하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기변색 나노 구조체의 제조방법.
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