Elektrohroma stikla galvenais darbības princips ir tāds, ka, pieliekot nelielu spriegumu, stikla iekšpusē esošie joni tiek virzīti kustēties, izraisot atgriezeniskas un stabilas izmaiņas materiāla optiskajās īpašībās (krāsā un caurspīdīgumā).
Detalizēts darbības princips (soli{0}}pa-analīze
Varat to iedomāties kā ļoti plānu un caurspīdīgu "akumulatoru", kas maina krāsu, kad tiek uzlādēts, un atkal kļūst caurspīdīgs, kad tas tiek izlādēts.
1. Serdes struktūra (sviestmaižu struktūra
Tipisks elektrohromais stikls sastāv no pieciem funkcionālu plēvju slāņiem, kas atrodas starp diviem stikla substrātiem:
Ārējais stikls: substrāts.
Caurspīdīgs vadošs slānis (TCO): parasti indija alvas oksīds (ITO), kalpo kā elektrods sprieguma pielikšanai.
Elektrohromais slānis (EK slānis): serdes slānis, kas satur elektrohromus materiālus (piemēram, volframa trioksīdu WO₃). Ievadot jonus un elektronus, tas maina krāsu (parasti kļūst zils).
Jonu vadītāja slānis (elektrolītu slānis): tas uzglabā jonus (piemēram, Li⁺) un ļauj joniem iziet cauri elektriskā lauka iedarbībā, bet izolē elektronus.
Jonu glabāšanas slānis (pretelektrodu slānis): kad elektrohromais slānis maina krāsu, tam ir jānodrošina vai jāsaņem joni, lai uzturētu lādiņa līdzsvaru, un parasti tam pašam ir papildu krāsu -mainīšanas īpašības.
Caurspīdīgs vadošs slānis (TCO): elektrods otrā pusē.
Ārējais stikls: substrāts.
Struktūra ir vienkāršota: stikls, vadošais slānis, elektrohromais slānis, jonu vadītāja slānis, jonu uzglabāšanas slānis, vadošs slānis un stikls
2. Darba process (piemēram, volframa trioksīds WO3 un litija joni Li⁺)
a. Krāsa - Kad tiek pieslēgts spriegums
Ja caurspīdīgajiem vadošajiem slāņiem abās pusēs tiek pielikts līdzstrāvas spriegums (parasti ļoti zems, 1–5 V):
Elektriskā lauka piedziņa: elektriskais lauks virza litija jonus (Li⁺) jonu vadītāja slānī, lai virzītos uz elektrohromo slāni (WO₃).
Jonu un elektronu iesmidzināšana: Tikmēr elektroni (e⁻) caur ārēju ķēdi tiek ievadīti arī elektrohromajā slānī.
Notiek ķīmiskas reakcijas: elektrohromajā slānī joni un elektroni iziet reducēšanās reakciju (interkalāciju) ar materiālu.
WO₃ (caurspīdīgs) + xLi⁺ + xe⁻ ⇌ LixWO₃ (zils)
Krāsas maiņa: Produkts LixWO₃ ir tumši zils savienojums, kas absorbē redzamo gaismu, tādējādi padarot stikla krāsu tumšāku un samazinot tā caurspīdīgumu. Tikmēr jonu uzglabāšanas slānis tiek oksidēts un zaudē jonus, lai saglabātu visas sistēmas lādiņu līdzsvaru.
b. Izbalēšana (balināšana) -, kad spriegums tiek mainīts vai atvienots
Ja spriegums ir apgriezts vai īssavienojums{0}}:
Procesa maiņa: elektriskā lauka virziens mainās vai pazūd, un joni un elektroni tiek ekstrahēti no elektrohroma slāņa un atgriežas jonu vadītāja slānī un jonu uzglabāšanas slānī.
Notiek reversā reakcija: Iepriekš minētā ķīmiskā reakcija turpinās pa kreisi, LixWO3 sadaloties atpakaļ caurspīdīgā WO3 un atbrīvojot Li⁺ un e⁻.
Atjaunojiet caurspīdīgumu: stikls atgriežas augstā caurspīdīguma stāvoklī.
c. Atmiņas efekts
Viena no galvenajām elektrohroma stikla priekšrocībām ir tā, ka tam ir Bistabilas īpašības. Kad ir izveidojies izbalējis vai izbalējis stāvoklis, to var saglabāt ilgu laiku (vairākas stundas vai pat dienas), pat ja strāvas padeve ir pilnībā atslēgta. Tā kā iepriekš -minētā ķīmiskā reakcija ir stabilā stāvoklī, ja to neveic ārējs elektriskais lauks. Tas patērē elektroenerģiju tikai tad, kad ir jāmaina stāvoklis, kas padara to ļoti -energoefektīvu.
