Dispositivo electrocromo con reflexión infrarroja controlada.

Dispositivo electrocromo con reflexión infrarroja controlada de tipo electroaccionable,

el cual entre un sustratoportador (1a) transparente en el intervalo infrarrojo y un contra-sustrato (1b) comprende un apilamientodepositado sobre el sustrato portador (1a), comprendiendo este apilamiento de forma sucesiva partiendo delsustrato portador (1a):

a) una rejilla metálica (3) transparente en el intervalo del infrarrojo, que forma un primer electrodo,

b) un sistema funcional electrocromo (5) que comprende una capa de un primer material electrocromo dealmacenamiento iónico (EC1), al menos una capa con función electrolítica (EL1, EL2), y una capa de unsegundo material electrocromo (EC2),

c) una capa metálica (7) apta para reflejar la radiación infrarroja y que forma un segundo electrodo,

d) un capa intercalada de laminación (9) de polímero termoplástico, la cual asegura una laminación o uncontra-sustrato (1b), comprendiendo el sustrato portador (1a) y el contra-sustrato (1b) zafiro, o silicio, ogermanio, o sulfuro de cinc, o ZnSe, o teluro de cadmio, o fluoruro de calcio, o fluoruro de bario o demagnesio, o vidrio transparente al infrarrojo, o polietileno.

Dispositivo electrocromo con reflexión infrarroja controlada

La presente invención se refiere a un dispositivo electrocromo con reflexión infrarroja controlada, especialmente destinado a constituir un panel electroaccionable, especialmente una vidriera.

Se conocen vidrieras que poseen una capacidad de reflexión de la luz en la zona del infrarrojo. Tales vidrieras han mostrado tener aplicaciones en los sectores técnicos más diversos.

Así, se las puede utilizar especialmente como vidrieras para una vivienda con objeto, por ejemplo, de asegurar la regulación térmica de diferentes habitaciones de un inmueble en función de sus respectivas exposiciones a la radiación solar.

Debe entenderse que se las puede utilizar en otros sectores, tales como por ejemplo en el sector aeronáutico para controlar y regular, por ejemplo, la radiación infrarroja admitida para las diferentes ventanillas de una aeronave.

Se sabe que los dispositivos electrocromo comprenden una capa de un material electrocromo en la medida de insertar reversible y simultáneamente iones y electrones, cuyos estados de oxidación, que corresponden a los estados insertados y no insertados, son de una coloración distinta cuando se les somete a una alimentación eléctrica apropiada; presentando uno de estos estados una transmisión luminosa más elevada que el otro. El material electrocromo es generalmente a base de óxido de tungsteno y se debe poner en contacto con una fuente de electrones tal como, por ejemplo, una capa electroconductora transparente, y de una fuente de iones (cationes o aniones) tal como un electrolito conductor iónico. Se sabe que, con objeto de insertar igualmente cationes de forma reversible en la capa de material electrocromo, se debe asociar un contra-electrodo, simétricamente en relación a ésta, de manera que macroscópicamente el electrolito aparece como un simple medio de los iones. El contraelectrodo debe ser a base de una capa de coloración neutra o, al menos, transparente o poco coloreada cuando la capa electrocromo está en estado coloreado.

Siendo el óxido de tungsteno un material electrocromo catódico, es decir que su estado coloreado corresponde al estado más reducido, para el contra-electrodo se utiliza generalmente un material electrocromo anódico a base de óxido de níquel o de iridio. Se ha propuesto igualmente utilizar en los estados de oxidación referidos un material ópticamente neutro como, por ejemplo, óxido de cerio, o materiales orgánicos tales como los polímeros conductores electrónicos (polianilina) o azul de prusia.

Actualmente, los sistemas electrocromos se pueden clasificar en dos categorías en función del electrolito utilizado.

Así, en la primer categoría el electrolito se puede presentar en forma de un polímero o de un gel tal como, por ejemplo, un polímero con conducción protónica tal como los descritos en las patentes europeas EP 0 253 713 y EP 0 670 346, o un polímero con conducción de iones litio, tal como los descritos en las patentes EP 0 382 623, EP 0 518 754 o EP 0 532 408.

En la segunda categoría, el electrolito puede ser igualmente a base de una capa mineral que forme un conductor iónico, que esté aislado eléctricamente. Estos sistemas electrocromos se designan entonces como que son “todo sólido”. Se podrá referir a las patentes europeas EP 0 867 752 y EP 0 831 360.

Se conocen otros tipos de sistemas electrocromo tales como especialmente los sistemas electrocromo denominados “todo polímero” en los cuales dos capas electroconductoras se disponen de una y otra parte de un apilamiento que comprende un polímero con coloración catódica, un polímero aislante electrónico conductor iónico (muy particularmente de H+ o Li+) y, por último, un polímero con coloración anódica (tal como la polianilina o el polipirrol) .

Finalmente, se conocen sistemas denominados “activos” en el sentido de la invención que combinan materiales viológenos y materiales electrocromos que, por ejemplo, presentan la secuencia electrodo conductor/capa mineral o polímero con propiedades electrocromos/capas (líquida, gel, polímero) con propiedades viológenas/electrodo conductor.

Estos sistemas con materiales de inserción reversibles son particularmente interesantes en cuanto a que permiten modular la absorción en un intervalo de longitudes de onda más ancho que los sistemas viológenos: pueden absorber de manera variable no sólo en el espectro visible, sino que igualmente, de forma especial en el infrarrojo, lo cual puede conferirles un eficaz rol óptico y/o térmico.

Estos diferentes sistemas comprenden dos capas electroconductoras que encierran una o varias capas electroquímicamente activas. Por tanto, cuando se crea una diferencia de potencial entre estas dos capas electroconductoras, se controla, por el valor de esta diferencia de potencial, el estado de transmisión/absorción del sistema, dicho de otro modo el nivel de transparencia de éste.

Cuando el sistema constituye una vidriera que se desea “electrocoaccionable” se entiende que se privilegia la transparencia de estas capas electroconductoras, si bien se deban realizar de materiales a la vez conductores de Habitualmente se recurre a un material de óxido metálico dopado, tal como óxido de estaño dopado con flúor (SnO2:F) u óxido de indio dopado con estaño (ITO) , el cual se puede depositar en caliente sobre diferentes substratos, especialmente por pirolisis sobre vidrio, como la técnica denominada CVD, o en frío especialmente por técnicas de pulverización catódica a vacío.

Sin embargo, se ha comprobado que en los espesores en los que permanecen transparentes, las capas a base de estos materiales no son de entera satisfacción, en medida de que no son suficientemente conductoras, si bien cuando se aplica una tensión eléctrica apropiada a los bornes del sistema para provocar el cambio de estado necesario, el tiempo de respuesta del sistema, o tiempo de conmutación, aumenta con un cambio de estado no homogéneo de las superficies importantes.

Más precisamente, en el caso en que, por ejemplo, las dos capas electroconductoras son a base de óxido de indio dopado con estaño (ITO) , la resistividad de la capa de base, o capa inferior, que es del orden de 3 a 5 O/cuadrado pasa a 60-70 O/cuadrado para la capa superior en raió n de su espesor más fino. Efectivamente, se sabe que si la capa de base tiene un espesor del orden de 500 nm, la capa superior respecto a ella no tiene más que un espesor del orden de 100 nm y esto por razones esencialmente ligadas a la contracción mecánica general del apilamiento.

Esta diferencia de resistividad entre las capas inferior y superior es el origen de la ralentización del tiempo de conmutación del dispositivo, es decir del tiempo necesario para que el sistema pase de su estado más transparente a su estado más opaco.

Se entiende que en la mayoría de las aplicaciones y, especialmente, en el sector de las vidrieras para viviendas y en las del automóvil, que se trata de vidrieras electrocromos con transparencia controlada o con reflexión controlada, tales defectos son de muy difícil aceptación por parte del usuario, deseando éste último un cambio tan rápido y tan regular como sea posible.

El documento US2004/021927 A1 describe un dispositivo electrocromo con reflexión infrarroja controlada de tipo electroaccionable que comprende un apilamiento depositado sobre un sustrato portador, comprendiendo este apilamiento de forma sucesiva: a) una capa metálica apta para reflejar la radiación infrarroja y que forma un primer electrodo, b) un sistema funcional electrocromo que comprende una capa de un primer material electrocromo de almacenamiento iónico, al menos una capa con función electrolítica y una capa de un segundo material electrocromo, c) una rejilla metálica transparente en el intervalo del infrarrojo que forma un segundo electrodo, y d) una capa antireflejante.

Un dispositivo electrocromo con reflexión infrarroja similar se describe por Jeffrey S. Hale et al. en el artículo “Prospects for IR emissivity control using electrochromic structures”, Thin Solid Films, vol. 339 (1999) , páginas 174

180.

Un dispositivo electrocromo en forma de láminas se describe en el documento US 6 747 779 B1.

Además, en numerosas aplicaciones, especialmente en el caso en que el sistema es de tipo infrarrojo con... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo electrocromo con reflexión infrarroja controlada de tipo electroaccionable, el cual entre un sustrato portador (1a) transparente en el intervalo infrarrojo y un contra-sustrato (1b) comprende un apilamiento depositado sobre el sustrato portador (1a) , comprendiendo este apilamiento de forma sucesiva partiendo del sustrato portador (1a) :

a) una rejilla metálica (3) transparente en el intervalo del infrarrojo, que forma un primer electrodo,

b) un sistema funcional electrocromo (5) que comprende una capa de un primer material electrocromo de almacenamiento iónico (EC1) , al menos una capa con función electrolítica (EL1, EL2) , y una capa de un segundo material electrocromo (EC2) ,

c) una capa metálica (7) apta para reflejar la radiación infrarroja y que forma un segundo electrodo,

d) un capa intercalada de laminación (9) de polímero termoplástico, la cual asegura una laminación o un contra-sustrato (1b) , comprendiendo el sustrato portador (1a) y el contra-sustrato (1b) zafiro, o silicio, o germanio, o sulfuro de cinc, o ZnSe, o teluro de cadmio, o fluoruro de calcio, o fluoruro de bario o de magnesio, o vidrio transparente al infrarrojo, o polietileno.

2. Dispositivo electrocromo con reflexión infrarroja controlada según la reivindicación 1, en el cual el sustrato portador (1a) es a base de zafiro y el contra-sustrato (1b) es a base de vidrio transparente al infrarrojo.

3. Dispositivo electrocromo con reflexión infrarroja controlada según la reivindicación 1, en el cual la rejilla metálica

(3) es de tipo monocapa o multicapa y es a base de aluminio, o de platino, o de paladio, o de cobre, o de oro, o es a base de una aleación de estos metales, o es a base de nitruro de titanio.

4. Dispositivo electrocromo con reflexión infrarroja controlada según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual la capa de almacenamiento iónico (EC1) es a base de óxido de iridio.

5. Dispositivo electrocromo con reflexión infrarroja controlada según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual la capa con función electrolítica es de tipo bicapa.

6. Dispositivo electrocromo con reflexión infrarroja controlada según la reivindicación 5, en el cual la capa electrolítica (EL1, EL2) es a base de óxido de tántalo y de óxido de tungsteno.

7. Dispositivo electrocromo con reflexión infrarroja controlada según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual la capa intercalada de laminación (9) es a base de polivinilbutiral (PVB) o de etilenvinilacetato o de poliuretano (PU) .

8. Dispositivo electrocromo con reflexión infrarroja controlada según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual la capa intercalada de laminación (9) asegura el soporte de los elementos de conexión que llevan la corriente a los electrodos (3, 7) .

9. Panel de disipación energética controlada, que utiliza un dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes.

10. Panel según la reivindicación 9, que está constituido por una vidriera.

11. Utilización de un panel según una de las reivindicaciones 9 o 10 como vidriera para la edificios, vidriera para automóviles, vidrieras para vehículos industriales o de transporte colectivo, ferroviario, marítimo, aéreo, agrícola, maquinaria para obras, retrovisores, espejos, display y anuncios, obturador para dispositivos de toma de imágenes.