Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологических принципов инновационного способа получения электрохромных покрытий с повышенной стабильностью на основе наноструктурированных функциональных материалов берлинская лазурь-проводящий полимер одноэтапным методом химического или электрохимического осаждения

Докладчик: Золотухина Екатерина Викторовна

Должность: с.н.с.

Цель проекта:
Целью данного проекта является разработка технологических принципов получения стабильных электрохромных покрытий на основе наноструктурированных композитов берлинской лазури и проводящего полимера для создания смарт-стекол. Для решения поставленной цели в рамках данного проекта планируется решить конкретную научно-практическую задачу: Изучить основные принципы создания электрохромных покрытий на основе наноструктурированных композитов «берлинская лазурь-полипиррол» и выработать технологические принципы нового метода получения таких покрытий, отличающегося простотой (а, следовательно, и относительной дешевизной) технического исполнения, гибкостью контроля параметров, экологической безопасностью. Решение этой задачи включает в себя выполнение целого ряда теоретических, экспериментальных и технологических вопросов, в частности, анализ зарубежной и российской научной литературы, патентные исследования по способам получения электрохромных покрытий, в частности, на основе берлинской лазури, способах повышения их стабильности, поиск оптимальных решений; разработку концептуально новой методологии синтеза наноструктурированных композиционных покрытий на основе берлинской лазури и проводящего полимера – полипиррола, отличающуюся от имеющихся аналогов простотой технологического исполнения и экономичностью, а также позволяющую повысить стабильность электрохромного отклика композитного материала. С этой целью необходимо провести ряд синтетических процедур по одноэтапному химическому и электрохимическому осаждению композитной пленки берлинская лазурь-полипиррол на поверхности электронпроводящих стекол и диэлектрических подложках с изменением параметров синтеза, изучить морфологию и электрохромные свойства образующихся материалов, на оптимальных образцах провести ресурсные испытания по стабильности электрохромного перехода. На этой основе необходимо выработать оптимизированные методики и сформулировать технологические принципы синтеза материалов «берлинская лазурь-полипиррол», обладающие патентоспособностью.

Основные планируемые результаты проекта:
В ходе реализации данного Проекта планируется выполнить анализ современных теоретических и практических направлений в области создания электрохромных материалов на основе берлинской лазури и ее аналогов, в том числе патентных разработок, и на этой основе выявить наиболее оптимальные с технической и экономической точек зрения способы создания электрохромных покрытий нового
поколения. Планируется выработать концептуально новую методологию синтеза наноструктурированных композиционных покрытий на основе берлинской лазури и проводящего полимера – полипиррола, отличающуюся от имеющихся аналогов простотой технологического исполнения и экономичностью, а также позволяющую повысить стабильность электрохромного отклика композитного материала. Планируется провести научно-технические исследования, имеющие целью реализацию этой методологии на практике, и позволяющие сформировать конкретные методические и технологические рекомендации по получению стабильных электрохромных покрытий на основе наноструктурированных композитных материалов берлинская лазурь-полипиррол, провести расчеты параметров процессов химического и
электрохимического одноэтапного осаждения таких материалов. В итоге проекта планируется выработать конкретные технологические рекомендации по созданию стабильных наноструктурированных материалов берлинская лазурь-полипиррол для их использования в
качестве покрытий, изменяющих свое светопоглощение при наложении внешнего электрического поля, и защитить выполненные разработки патентом(ами).

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Основной областью применения электрохромных покрытий является архитектура и автомобильная промышленность, поскольку использование электрохромных покрытий позволяет получать так называемые «умные (или “смарт”) стекла», поскольку они способны изменять свои оптические свойства при наложении внешнего электрического тока. В качестве материалов, используемых для электрохромных покрытий, в настоящее время на практике широко используют полианилин, оксид вольфрама и виологены. Берлинская лазурь, представляющая собой кристаллическое вещество, в состав которого входит железо в переменных степенях окисления (+2 и +3), также способна к электрохромному переходу в области восстановления и превращения в берлинский белый. При этом, как и полианилин, она изменяет свой цвет от синего до белого, но в отличие от него, имеет то преимущество, что изменение редокс-состояния и, соответственно, цвета в неорганическом материале происходит быстрее, чем в проводящем полимере, что позволяет уменьшить «радужный» эффект. Однако ограниченность применения этого материала связано с низкой стабильностью покрытий на ее основе. Попытки создать композитные материалы на основе берлинской лазури не нашли практического применения до сих пор из-за сложностей в процедуре синтеза и контроле толщины и качества покрытия. Результаты, полученные в рамках данного Проекта, предложат принципиально новый способ синтеза,
который будет отличаться от известных простотой технологической процедуры – осуществление в один этап, простотой контроля параметров осаждения – величина тока или потенциала, концентрация реагентов, экономичностью – используются доступные недорогие реагенты, невысокие плотности токов, экологической целесообразностью – реакции происходят в водных растворах при невысокой концентрации
реагентов, просто утилизируемых. Таким образом будут разработаны технологические принципы создания композиционных покрытий на основе берлинской лазури и полипиррола, имеющие преимущества в контроле технологического цикла и уменьшении его сложности, издержек производства, которые позволят получить электрохромные материалы с устойчивым электрохромным переходом. Разработанные в Проекте технологические принципы будут являться новыми для мировой науки и технологии, что обеспечивает их патентоспособность.
Реализация задач Проекта откроет для промышленной реализации новые электрохромные материалы и технологические разработки по их созданию, способные к дальнейшей коммерциализации.

Текущие результаты проекта:
На данный момент получены следующие результаты проекта "Разработка технологических принципов инновационного способа получения электрохромных покрытий с повышенной стабильностью на основе наноструктурированных функциональных материалов берлинская лазурь-проводящий полимер одноэтапным методом химического или электрохимического осаждения":
Проведен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей исследуемую научно-техническую проблему.
Проведены патентные исследования, выполненный в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96.
Сделаны выбор и обоснование направления исследований, методы и средства изучения свойств и структуры покрытий на основе анализа состояния исследуемой проблемы.
Разработаны методики одноэтапного химического и электрохимического синтеза композиционных покрытий лазурь-полипиррол.