Estructura de capas electrocrómicas y procedimiento para su fabricación.

Estructura de capas electrocrómicas comprendiendo al menos una capa activa electrocrómica

(100) y al menos dos electrodos (102; 104), presentando al menos uno de los electrodos (102; 104) una red eléctrica conductora (110; 202) de circuitos impresos y los circuitos impresos una separación de más de 1 mm, caracterizada porque los circuitos impresos presentan una anchura menor que 10 μm y contienen nanopartículas (300), conformando las nanopartículas (300) en forma de un material compuesto con un plástico (302) los circuitos impresos.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/057981.

Solicitante: SAINT-GOBAIN GLASS FRANCE.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 18, AVENUE D'ALSACE 92400 COURBEVOIE FRANCIA.

Inventor/es: GIRON,JEAN-CHRISTOPHE, MELCHER,Martin, BRESSAND,EMILY, LETOCART,PHILIPPE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA INORGANICA > ELEMENTOS NO METALICOS; SUS COMPUESTOS (procesos... > Carbono; Sus compuestos (C01B 21/00, C01B 23/00  tienen... > C01B31/02 (Preparación de carbono (por medio de sobrepresión, p. ej. para la formación de diamantes, B01J 3/06; por crecimiento de cristales C30B ); Purificación)
  • SECCION G — FISICA > OPTICA > DISPOSITIVOS O SISTEMAS CUYO FUNCIONAMIENTO OPTICO... > Dispositivos o sistemas para el control de la intensidad,... > G02F1/155 (Electrodos)

PDF original: ES-2475640_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Estructura de capas electrocrómicas y procedimiento para su fabricación La invención se refiere a una estructura de capas electrocrómicas, un dispositivo electrocrómico, un procedimiento para la fabricación de una estructura de capas electrocrómicas y un uso de una estructura de capas electrocrómicas 5 y un dispositivo electrocrómico.

Las ventanas son componentes importantes de edificios. Mientras que antes los vidrios de ventana solamente tenían el propósito de una visión libre hacia fuera, actualmente se le exigen a los vidriados requerimientos sustancialmente mayores. Por un lado, se quiere que las superficies vidriadas sirvan para un aislamiento térmico ideal de espacios interiores, sin embargo, por otro lado, deben asegurar que con la insolación los espacios interiores sólo se calienten hasta un grado deseado. Un direccionamiento posible de la entrada de luz a través de ventanas vidriadas puede ser regulada, por ejemplo, mediante persianas móviles. Otra opción es posible mediante vidriados que modifican sus propiedades ópticas, por ejemplo la transparencia y reflectividad mediante la digitación de un botón o automáticamente. Tales vidriados controlables les brinda a los arquitectos una mayor libertad de diseño de superficies vidriadas, sin que sean necesarias piezas móviles delante o en una fachada.

También los vidriados electrocrómicos pertenecen a los vidriados que modifican sus propiedades ópticas mediante la digitación de un botón o automáticamente. Los vidriados electrocrómicos trabajamos sobre el principio de las propiedades ópticas de capas electrocrómicas que se modifican mediante la recepción y entrega de portadores de carga. Cuando fluye una corriente se produce un intercambio de portadores de carga y la capa electrocrómica cambia su transparencia para luz solar.

Generalmente, los vidriados electrocrómicos contienen una capa activa que está circundada de electrodos transparentes. Mediante la aplicación de una tensión externa se transportan portadores de carga a la capa activa, con lo cual la capa activa cambia su transparencia respecto de luz visible. Si a continuación se aplica una tensión inversa, la migración de portadores de carga se retrotrae, de manera que se repone la transparencia inicial. La capa activa contiene un electrolito conductor de iones y material electrocrómico. El material electrocrómico modifica sus propiedades de transmisión para la radiación electromagnética mediante el cambio de sus grados de oxidación. El electrolito puede estar compuesto de material inorgánico, como se da a conocer en los documentos EP 0 867 752 y EP 0 831 360. Sin embargo, el electrolito puede estar compuesto también de material orgánico, lo que se describe en los documentos EP 0 253 713 y EP 0 382 623. En este caso, la capa activa puede existir total o parcialmente en estado sólido o líquido. Un electrolito con componentes sólidos y líquidos se da a conocer, por ejemplo, en el

documento WO 2008/084168. Si la capa activa y los electrodos contienen material polimérico, dicho compuesto es denominado sistema electrocrómico totalmente polimérico. Tales sistemas se conocen, por ejemplo, por el documento US 6, 747, 779 B1.

En este caso, lo problemático es que un completo cambio de transparencia de la capa activa puede demorar varios minutos. Ello no representa un problema en vidriados simples de edificios, sin embargo es inaceptable para el uso,

por ejemplo, en vehículos motorizados, aviones y vehículos ferroviarios. En este caso tiene que estar garantizado que en un cambio espontáneo externo de claro a oscuro, como ocurre en la entrada a un túnel, se produzca un inmediato aumento de transparencia del vidriado electrocrómico. Lo mismo es válido para situaciones de emergencia en las que se requiere que se garantice una transparencia máxima de vidriados electrocrómicos en fracciones de segundo, por ejemplo en vehículos motorizados.

Uno de los motivos que conducen a un proceso lento temporalmente de cambio de color de la capa activa en vidriados electrocrómicos es la baja capacidad conductora eléctrica de los electrodos, que limitan un posible flujo de corriente para el cambio de transparencia de la capa activa.

Para resolver este problema, el documento US 6.747.779 B1 da a conocer el equipamiento adicional de uno de los electrodos de una red conductora eléctrica. Dicha red es fabricada mediante alambres metálicos o usando una 45 pasta. Esta pasta contiene partículas de plata y fritas de vidrio.

El uso de una pasta conductora tiene, sin embargo, la desventaja que los procedimiento para la estabilización de la pasta requieren el uso de temperaturas de proceso elevadas. Las altas temperaturas son necesarias, particularmente para la fusión de las fritas de vidrio y/o la vitrificación de las partículas de plata. Mediante el procedimiento es atacada la capa activa, que es sensible a las altas temperaturas. Los procedimientos alternativos 50 de baja temperatura para la estabilización y para el endurecimiento de pastas requiere, por otra parte, mucho tiempo.

La formación de una red eléctricamente conductora mediante alambres metálicos consume mucho material, debido a que la aplicación de alambres metálicos terminados requiere una mayor cantidad de material metálico que la que es necesaria para la capacidad conductora eléctrica requerida de la red.

En la formación de redes eléctricas mediante alambres metálicos también debe tenerse en cuenta que la selección de las posibles geometrías de red es limitada.

La invención tiene el objetivo de crear una estructura de capas electrocrómicas perfeccionada, un dispositivo electrocrómico perfeccionado y un procedimiento perfeccionado para la fabricación de una estructura de capas electrocrómicas.

Además, la invención tiene el objetivo de encontrar un nuevo uso de una estructura perfeccionada de capas 5 electrocrómicas y de un dispositivo electrocrómico perfeccionado.

Los objetivos en los que se basa la invención son conseguidos mediante las características de las reivindicaciones independientes. En las reivindicaciones dependientes están indicadas las formas de realización preferentes de la invención.

Según la invención se crea una estructura de capas electrocrómicas con al menos una capa electrocrómica activa,

en la cual la estructura de capas presenta al menos dos electrodos y al menos uno de los electrodos presenta una red eléctricamente conductora de circuitos impresos y los circuitos impresos contienen nanopartículas, presentando los circuitos impresos una anchura menor que 10 μm y una separación mayor a 1 mm y en la cual las nanopartículas en forma de un material compuesto con un plástico forman los circuitos impresos.

Dichas nanopartículas pueden tener un diámetro de 1 nm hasta 500 nm. Las nanopartículas presentan, sin embargo,

un diámetro de 5 nm a 100 nm, y particularmente preferente las nanopartículas presentan un diámetro de 10 nm a 30 nm.

Las nanopartículas contienen metales y/o compuestos de carbono. Preferentemente, las nanopartículas contienen plata, cobre, aluminio, negro de humo (negro de humo conductor) y/o nanotubos de carbono así como mezclas de los mismos.

El uso de nanopartículas para la formación de los circuitos impresos tiene la ventaja que con este tamaño de partículas se reduce la temperatura de proceso necesaria en procesos de impresión para la estabilización de circuitos impresos, respectivamente para la vitrificación. Por lo tanto es posible, mediante una distribución de diámetros en el intervalo debajo de 100 nm, reducir la temperatura de proceso hasta los 70 º C. En este intervalo de temperaturas, la capa activa no es sensible a la temperatura, porque la capa activa... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Estructura de capas electrocrómicas comprendiendo al menos una capa activa electrocrómica (100) y al menos dos electrodos (102; 104) , presentando al menos uno de los electrodos (102; 104) una red eléctrica conductora (110; 202) de circuitos impresos y los circuitos impresos una separación de más de 1 mm, caracterizada porque los circuitos impresos presentan una anchura menor que 10 μm y contienen nanopartículas (300) , conformando las nanopartículas (300) en forma de un material compuesto con un plástico (302) los circuitos impresos.

2. Estructura de capas electrocrómicas según la reivindicación 1, además con al menos una lámina de protección (106) ópticamente transparente, con lo cual la red (110; 202) de circuitos impresos se encuentra entre la capa activa (100) y la lámina de protección ( (106) .

3. Estructura de capas electrocrómicas según la reivindicación 2, conteniendo la lámina de protección (106) esos y se ocurre, de porque los encuestados al menos vidrio a base de silicato de sodio, germanio, silicio, zafiro, poliestirol, poliamida, polyester, cloruro de polivinilo, policarbonato, vinilacetato etilénico, butiral de polivinilo plastificado, poliimida, tereftalato de polietileno, polietileno, polipropileno, poliuretano, ionómeros, polimetacrilato de metilo, copolímeros y/o compuestos de los mismos.

4. Estructura de capas electrocrómicas según una de las reivindicaciones 1 a 3, con una capa de protección (200) ópticamente transparente, estando la red (110; 202) de circuitos impresos situado entre la capa activa (100) y la capa de protección (200) ópticamente transparente.

5. Estructura de capas electrocrómicas según la reivindicación 4, presentando la capa de protección (200)

ópticamente transparente al menos una capa de dióxido de silicio, nitruro de silicio, óxido de zinc, óxido de estaño, 20 óxido de indio y/o una capa gaseosa conteniendo argón, xenón, nitrógeno, aire y/o mezclas de los mismos.

6. Estructura de capas electrocrómicas según las reivindicaciones 4 o 5, presentando la capa de protección (200) , además, un volumen de capa conteniendo argón, xenón, nitrógeno, aire y/o mezclas de los mismos con una presión de 1000 Pa a 200.000 Pa.

7. Estructura de capas electrocrómicas según una de las reivindicaciones 1 a 6, conteniendo al menos un electrodo

intermedio (113) aplicado entre al menos dos capas activas electrocrómicas (100) y presentando el electrodo intermedio (113) una red (110; 202) eléctricamente conductora de circuitos impresos y conteniendo los circuitos impresos nanopartículas (300) .

8. Estructura de capas electrocrómicas según una de las reivindicaciones 1 a 7, conteniendo las nanopartículas (300) partículas de plata y/o carbono eléctricamente conductoras.

9. Estructura de capas electrocrómicas según una de las reivindicaciones 1 a 8, presentando las nanopartículas (300) un diámetro de 1 nm a 500 nm, preferentemente de 5 nm a 100 nm.

10. Dispositivo electrocrómico con una estructura de capas según una de las reivindicaciones 1 a 9, estando la estructura de capas en contacto eléctrico con un dispositivo de control (112) .

11. Dispositivo electrocrómico según la reivindicación 10, estando dispuesta la estructura de capas sobre al menos 35 una lámina de protección (108) , siendo la lámina de protección (108) transparente.

12. Dispositivo electrocrómico según las reivindicaciones 10 u 11, siendo el dispositivo una hoja de vidrio compuesta.

13. Dispositivo electrocrómico según una de las reivindicaciones 10 a 12, siendo el dispositivo un vidriado aislante doble o múltiple.

14. Procedimiento para la fabricación de una estructura de capas electrocrómicas según una de las reivindicaciones 1 a 9, que presenta al menos una capa electrocrómica activa (100) y dos electrodos (102; 104) , en el cual

- una red (110; 202) de nanopartículas (300) y plástico líquido (302) es constituida en la estructura de capas y

-la red (110; 202) de nanopartículas (300) y plástico líquido (302) es calentada para la formación de una red (110; 202) de circuitos impresos eléctricamente conductora, de manera que las nanopartículas (300) en forma de un 45 material compuesto con el plástico (302) conforman los circuitos impresos.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, siendo la red (110; 202) de nanopartículas (300) aplicadas mediante procesos de impresión como serigrafía, mediante cilindro de grabado, impresión por chorro de tinta, impresión por aerosol, impresión flexográfica, impresión por impulsos y/o combinaciones de los mismos.

16. Procedimiento según las reivindicaciones 14 y 15, siendo la red (110; 202) de nanopartículas (300) aplicada por 50 medio de una dispersión que contiene nanopartículas (300) y un plástico líquido.

17. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes 14 a 16, siendo la red (110; 202) de nanopartículas (300) calentado por medio de conducción térmica o radiación calorífica como radiación infrarroja, ultravioleta, radiación de microondas, luz del láser y/o una combinación de los mismos.

18. Uso de la estructura de capas electrocrómicas según una de las reivindicaciones 1 a 9 y del dispositivo electrocrómico según una de las reivindicaciones 10 a 13 en un vidriado simple, compuesto, doble o múltiple de edificios o vehículos.