Sistema electroquímico que comprende al menos una zona de marginación parcial.

Procedimiento para tratamiento de un acristalamiento electroquímico, que comprende al menos un sustrato

(S1) vehículo provisto de una multicapa de capas funcionales que comprende al menos, en sucesión:

- una primera capa conductora de la electricidad (1), una primera capa electroquímicamente activa (2) capaz de insertar de manera reversible iones como cationes tales como H+, Li+ o aniones tales como OH-, en particular en un material electrocrómico anódico, o respectivamente catódico, una capa de electrolito (3), una segunda capa electroquímicamente activa (4) capaz de insertar de manera reversible dichos iones, en particular en un material electrocrómico catódico, o respectivamente anódico, una segunda capa conductora de la electricidad (5), caracterizado por que

- la funcionalidad de al menos una de las capas funcionales se inhibe localmente, al nivel de una primera zona de marginación parcial (A) de acuerdo con una línea cerrada, con la excepción de una de las capas conductoras de la electricidad y de una de las capas electroquímicamente activas, en particular con la excepción de la primera capa (1) eléctricamente conductora, la más cercana al sustrato vehículo y a la primera capa (2) electroquímicamente activa, la que está asociada a dicha primera capa conductora de la electricidad.

- la funcionalidad de todas las capas funcionales sobre todo el espesor de la multicapa de capas se inhibe localmente, al nivel de una segunda zona de marginación total (B) cercana a la primera zona de marginación parcial (A), colocada en la parte externa con respecto a la marginación parcial (A), dejando que dicha segunda zona de marginación total (B) deje aparecer al menos una parte de dicho sustrato vehículo.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2005/050596.

Solicitante: SAGE ELECTROCHROMICS, INC. .

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: One Sage Way Faribault, MN 55021 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: DUBRENAT,SAMUEL, VALENTIN,EMMANUEL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > OPTICA > DISPOSITIVOS O SISTEMAS CUYO FUNCIONAMIENTO OPTICO... > Dispositivos o sistemas para el control de la intensidad,... > G02F1/153 (Disposiciones relativas a la estructura)

PDF original: ES-2525683_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistema electroquímico que comprende al menos una zona de marginación parcial

La presente invención se refiere al campo de los dispositivos electroquímicos que comprenden al menos una capa electroquímicamente activa capaz de insertar reversible y simultáneamente iones y electrones, en particular dispositivos electrocrómicos. Estos dispositivos electroquímicos se usan en particular para acristalamientos cuya transmisión luminosa y/o energética o la reflexión luminosa y/o energética se pueden modular por medio de una corriente eléctrica.

Si se toma el ejemplo específico de los sistemas electrocrómicos, se recuerda que estos últimos, como es sabido, comprenden al menos una capa de un material capaz de insertar de forma reversible y simultánea cationes y electrones y cuyos estados de oxidación que corresponden a los estados insertado y no insertado presentan una coloración distinta, siendo uno de los estados generalmente transparente.

Muchos sistemas electrocrómicos se construyen según el siguiente modelo denominado "de cinco capas": TC1 / EC1 / EL / EC2 / TC2. TC1 y TC2 son materiales conductores electrónicos, EC1 y EC2 son materiales electrocrómicos capaces de insertar de forma reversible y simultánea cationes y electrones y EL es un material electrolítico que es a la vez un aislante electrónico y un conductor iónico. Los conductores electrónicos se conectan a una fuente de alimentación externa y la aplicación de una diferencia de potencial adecuada entre los dos conductores electrónicos controla el cambio de coloración del sistema. Bajo el efecto de la diferencia de potencial, los iones no se insertan en un material electrocrómico y se insertan en el otro material electrocrómico a través del material electrolítico. Los electrones se extraen de un material electrocrómico para entrar en el otro material electrocrómico a través de los conductores electrónicos y el circuito de alimentación externa para compensar las cargas y asegurar la neutralidad eléctrica de los materiales. El sistema electrocrómico se deposita generalmente sobre un soporte transparente o no, de naturaleza orgánica o inorgánica, que entonces toma el nombre del sustrato. En determinados casos, se pueden usar dos substratos, o cada uno tiene una parte del sistema electrocrómico y todo el sistema se obtiene mediante el montaje de los dos sustratos, o un sustrato tiene todo el sistema electrocrómico y el otro está destinado a proteger el sistema.

Cuando el sistema electrocrómico está destinado a trabajar en la transmisión, los materiales electroconductores generalmente son óxidos transparentes, cuya conducción electrónica se amplificó por dopaje, tales como ln23:Sn, ln23:Sb, ZnO:AI o Sn2:F. El óxido de indio dopado con estaño (ln23:Sn o ITO) se usa con frecuencia por sus propiedades de conductividad electrónica elevada y su baja absorción de la luz. Cuando el sistema está destinado a trabajaren reflexión, uno de los materiales conductores de la electricidad puede ser de naturaleza metálica.

Uno de los materiales electrocrómicos más usado y más estudiado es el óxido de tungsteno, que cambia de un color azul a un color transparente de acuerdo con su estado de inserción. Este es un material electrocrómico con una coloración catódica, es decir, su estado coloreado corresponde al estado insertado (o reducido) y su estado decolorado corresponde al estado sin insertar (u oxidado). Durante la construcción de un sistema electrocrómico con 5 capas es habitual asociarle un material electrocrómico con coloración anódica tal como óxido de níquel u óxido de iridio cuyo mecanismo de coloración es complementario. De ello se desprende una exaltación del contraste de la luz del sistema. Del mismo modo se ha propuesto el uso de un material ópticamente neutro en los estados de oxidación relevantes, tales como óxido de cerio. Todos los materiales mencionados anteriormente son de naturaleza inorgánica, pero también es posible asociar materiales orgánicos tales como polímeros electrónicos conductores (polianilina,...) o el azul de Prusia a materiales electrocrómicos inorgánicos, o incluso no usar más que materiales electrocrómicos orgánicos. Los cationes son generalmente iones monovalentes pequeños tales como H+, Li+, pero también es posible usar iones Ag+ o K+.

Los materiales electrolíticos tienen como función de permitir el paso reversible de iones de un material electrocrómico al otro, a la vez que impiden el paso de electrones. Por lo general se esperan electrolitos que posean una conductividad iónica elevada y que se comporten de forma pasiva durante el paso de los iones. Su naturaleza está adaptada al tipo de iones usados para la conmutación electrocrómica. Los electrolitos se pueden presentar en forma de un polímero o un gel, por ejemplo un polímero conductor de protones o un polímero conductor de iones litio. El electrolito también puede ser una capa inorgánica, en particular basada en óxido de tántalo.

La elección de los materiales está guiada por sus propiedades ópticas y también por consideraciones de coste, disponibilidad, facilidad de aplicación y sostenibilidad del sistema. Aquí se usan los términos "sostenible" y "sostenibilidad" en el sentido de conservación de las propiedades luminosas de los sistemas a lo largo de su uso.

Cuando todos los elementos que componen el sistema electrocrómico son de naturaleza inorgánica, se habla de sistemas 'totalmente sólidos, tales como los que se describen en la patente EP- 867 752. Cuando determinados materiales son de naturaleza inorgánica y determinados materiales son de naturaleza orgánica, se habla de sistemas mixtos, tales como los que describen en las patentes europeas EP- 253 713 y EP- 67 346 en las que el electrolito es un polímero conductor de protones, o los que se describen en las patentes EP- 382 623, EP- 518 754 o EP- 532 48 en las que el electrolito es un polímero conductor de iones litio.

Es posible insertar un material adicional entre el electrolito y al menos uno de los materiales electrocrómicos, y ésto con el fin de modificar la naturaleza de la superficie de contacto y/o mejorar la sostenibilidad del sistema. El material añadido puede no cumplir todas las condiciones que normalmente se esperan de un electrolito (por ejemplo, tener una resistencia eléctrica inferior o ser un material electrocrómico), garantizando que la presencia del electrolito inicial en la multicapa o en el multimaterial creado de este modo favorezca el paso de iones, a la vez que impide el paso de electrones. Un ejemplo tal se muestra en la patente EP- 867 752 que se refiere a un sistema electrocrómico totalmente sólido en el que se ha insertado una capa de óxido de tungsteno entre el óxido de iridio (el material electrocrómico) y óxido de tántalo (el electrolito). El mismo enfoque se puede usar en el caso del sistema mixto que se describe en el artículo de K.S. Ahn et al., Appl. Phys. Lett. 81 (22), 393. Los materiales electrocrómicos son hidróxido de níquel y óxido de tungsteno y el electrolito es un polímero sólido conductor de protones. Se insertó una capa adicional de óxido de tántalo entre cada material electrocrómico y el polímero electrolítico ya que el contacto directo produjo una degradación de los materiales electrocrómicos.

Por extensión, la multicapa o el multimaterial creado de este modo toma el nombre de electrolito, ya que no participa en el mecanismo de inserción y de no inserción iónica.

La descripción de tales sistemas se encontrará, por ejemplo, en las patentes europeas EP- 338 876 , EP- 48 427, EP- 575 27 y EP- 628 849. En la actualidad, estos sistemas se pueden clasificar en dos categorías, de acuerdo con el tipo de electrolito que usan:

o el electrolito se presenta en forma de un polímero o... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para tratamiento de un acristalamiento electroquímico, que comprende al menos un sustrato (S1) vehículo provisto de una multicapa de capas funcionales que comprende al menos, en sucesión:

- una primera capa conductora de la electricidad (1), una primera capa electroquímicamente activa (2) capaz de insertar de manera reversible iones como cationes tales como H+, Li+ o aniones tales como OH", en particular en un material electrocrómico anódico, o respectivamente catódico, una capa de electrolito (3), una segunda capa electroquímicamente activa (4) capaz de insertar de manera reversible dichos iones, en particular en un material electrocrómico catódico, o respectivamente anódico, una segunda capa conductora de la electricidad (5), caracterizado por que

- la funcionalidad de al menos una de las capas funcionales se inhibe localmente, al nivel de una primera zona de marginación parcial (A) de acuerdo con una línea cerrada, con la excepción de una de las capas conductoras de la electricidad y de una de las capas electroquímicamente activas, en particular con la excepción de la primera capa (1) eléctricamente conductora, la más cercana al sustrato vehículo y a la primera capa (2) electroquímicamente activa, la que está asociada a dicha primera capa conductora de la electricidad.

- la funcionalidad de todas las capas funcionales sobre todo el espesor de la multicapa de capas se inhibe localmente, al nivel de una segunda zona de marginación total (B) cercana a la primera zona de marginación parcial (A), colocada en la parte externa con respecto a la marginación parcial (A), dejando que dicha segunda zona de marginación total (B) deje aparecer al menos una parte de dicho sustrato vehículo.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la funcionalidad de la primera capa conductora de la electricidad (1) se inhibe localmente, con el fin de definir, todo alrededor de dicha multicapa una tercera zona de marginación total (C) periférica desprovista de capas, dejando que dicha tercera zona de marginación total deje aparecer al menos una parte de superficie de dicho sustrato vehículo.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que la funcionalidad de la primera capa conductora de la electricidad (1) se inhibe localmente, de tal manera que la tercera zona de marginación total (C) se sitúa en la periferia de la primera zona de marginación parcial (A) y de la segunda zona de marginación total (B).

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que se inhibe localmente la funcionalidad de al menos una de las capas de la multicapa al degradarla (las) sobre su (sus) espesor, mediante un tratamiento térmico o por radiación láser o por una abrasión mecánica.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que el tratamiento se realiza una vez que el sustrato se ha provisto con todas las capas funcionales de la multicapa.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la funcionalidad eléctrica de la última capa conductora de la electricidad, la más alejada del sustrato vehículo, se aísla localmente mediante la deposición de una banda aislante (9) al nivel de al menos una parte de superficie de dicha multicapa, siendo colocada dicha parte de superficie ligeramente por encima de la primera zona de marginación parcial (A) y/o de la segunda zona de marginación total (B).

7. Acristalamiento electroquímico de tipo electrocrómico tratado de acuerdo con el procedimiento de una de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende al menos un sustrato (S1) vehículo provisto de una multicapa de capas funcionales que definen una zona de deposición y que comprende en sucesión:

- una primera capa conductora de la electricidad (1) (la más cercana al sustrato),

- una primera capa electroquímicamente activa (2) capaz de insertar de manera reversible iones tales como cationes tales como H+, L¡+ o aniones tales como OH", en particular en un material electrocrómico anódico, o respectivamente catódico,

- una capa de electrolito (3),

- una segunda capa electroquímicamente activa (4) capaz de insertar de manera reversible dichos iones, en particular en un material electrocrómico catódico, o respectivamente anódico, y

- una segunda capa conductora de la electricidad (5),

caracterizado por que la multicapa de capas funcionales está desactivada, con la excepción de la primera capa electroquímicamente activa (2), al nivel de al menos una primera zona de marginación parcial (A) situada a lo largo de al menos un borde de dicha zona de deposición formando una línea cerrada, y por que la multicapa, que comprende todas las capas funcionales, se desactiva sobre al menos una parte de su periferia, al nivel de al menos une segunda zona de marginación total (B) cercana a la primera zona de marginación (A), colocada en la parte exterior con respecto a la primera marginación parcial, y situada a lo largo de al menos un borde de dicha zona de deposición.

8. Acristalamiento de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que la multicapa de capas funcionales está desactivada, con la excepción de la primera capa electroquímicamente activa (2), sobre la periferia de dicha zona de deposición y respectivamente a lo largo de cada uno de los bordes de dicha zona de deposición.

9. Acristalamiento de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que la primera capa conductora de la electricidad (1) está desactivada sobre su periferia, al nivel de una tercera zona de marginación total (C) situada en la cercanía del borde del sustrato vehículo (S1).

1. Acristalamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado por que el acristalamiento electroquímico incluye primeros y segundos cables de corriente (6) para la conexión eléctrica con la primera capa conductora de la electricidad (1).

11. Acristalamiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el primer y segundo cables de corriente (6) se sitúan respectivamente a lo largo de dos bordes contiguos del sustrato vehículo (S1).

12. Acristalamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 u 11, caracterizado por que los primeros o los segundos cables de corriente (6) están en conexión eléctrica a través de una red de hilos (7) conductores/bandas conductoras, opcionalmente ondulados, además estando dicha red (7) en conexión eléctrica al nivel de la segunda capa (5) conductora de la electricidad (la más alejada del sustrato).

13. Acristalamiento de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado por que la red conductora (7) comprende una pluralidad de hilos básicamente metálicos colocados en la superficie de una hoja de polímero, en particular de tipo termoplástico.

14. Acristalamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 12 o 13, caracterizado porque los hilos/bandas se colocan básicamente en paralelo entre sí, preferentemente de acuerdo con una orientación básicamente paralela a la longitud o al ancho de la segunda capa conductora de la electricidad, superando al menos uno de los extremos de dichos hilos/bandas la zona del sustrato cubierta con dicha segunda capa conductora de la electricidad sobre al menos uno de sus bordes opuestos, en particular de al menos ,5 mm.

15. Acristalamiento de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado por que el extremo de los hilos/bandas se encuentra al nivel de la primera zona de marginación parcial (A) y/o de la segunda zona de marginación total (B) se aísla eléctricamente del contacto con la zona activa de la primera capa conductora de la electricidad (1), en particular por interposición de banda(s) de material aislante (9), estando dichas bandas (9) interpuestas entre la segunda capa conductora de la electricidad (5) y dicho extremo de los hilos/bandas.

16. Acristalamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque al menos uno de los cables de corriente (6) está en forma de una lámina, en particular una banda metálica, o en forma de uno o varios hilos conductores, o en forma de cable separado de material conductor.

17. Acristalamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado por que al menos uno de los cables de corriente (6) se realiza a partir de un esmalte conductor de la electricidad, depositado entre una parte de superficie del sustrato vehículo y la primera capa conductora de la electricidad.

18. Acristalamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado por que el cable de corriente (6) presenta en la superficie una pluralidad de ranuras colocadas ligeramente de forma transversal a un eje principal de dicho cable de corriente con el fin de definir canales.

19. Acristalamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 18, caracterizado por que la multicapa electroactlva recubre une zona de deposición del sustrato vehículo que es un polígono, un rectángulo, un rombo, un trapecio, un cuadrado, un círculo, un semicírculo, un óvalo, o cualquier paralelogramo.

2. Acristalamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado por que se trata de un sistema electrocrómico, en particular del tipo « totalmente sólido », un sistema viológeno, un sistema de cristales líquidos, un sistema de válvula óptica o un sistema fotovoltalco.

21. Acristalamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que se trata de un acristalamiento electrocrómico «totalmente sólido », en particular de estructura laminada.

22. Acristalamiento de acuerdo con la reivindicación 21, caracterizado por que el acristalamiento electrocrómico comprende al menos un vidrio tintado en la masa y/o al menos un vidrio curvado y/o un vidrio templado.

23. Acristalamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 21 o 22, caracterizado por que comprende del mismo modo al menos uno de los revestimientos siguientes: revestimiento reflectante de Infrarrojos, revestimiento hidrófilo, revestimiento hidrófobo, revestimiento fotocatalítico con propiedades antimanchas, revestimiento antirreflectante, revestimiento de blindaje electromagnético.

24. Acristalamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 23, caracterizado por que el sustrato vehículo es rígido, semirrígido o flexible.