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

Номер контракта: 14.574.21.0004

Руководитель: Золотухина Екатерина Викторовна

Должность: Старший научный сотрудник

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева"
Организация докладчика: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
электрохромные покрытия, смарт-стекла, берлинская лазурь, полипиррол, наноструктурированные композиты, электроактивные пленки, технология покрытий

Цель проекта:
Данный Проект направлен на решение проблемы разработки технологических принципов получения стабильных электрохромных покрытий на основе наноструктурированных композитов берлинской лазури и проводящего полимера для создания смарт-стекол. В рамках сформулированной проблемы конкретной целью реализуемого Проекта является разработка лабораторной технологии получения стабильных электрохромных покрытий на основе наноструктурированных функциональных композитов берлинской лазури и проводящего полимера одноэтапным методом химического или электрохимического осаждения.

Основные планируемые результаты проекта:
В ходе реализации данного Проекта проведен 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 выявлены наиболее оптимальные с технической и экономической точек зрения способы создания электрохромных покрытий нового поколения. Разработана концептуально новая методология синтеза наноструктурированных композиционных покрытий на основе берлинской лазури и проводящего полимера – полипиррола, отличающаяся от имеющихся аналогов простотой технологического исполнения и экономичностью, а также позволяющая повысить стабильность электрохромного отклика композитного материала. Проведены 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, проведены расчеты параметров процессов химического и электрохимического одноэтапного осаждения таких материалов. Разработаны 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, подана заявка на патент для правовой охраны полученных научно-технических результатов.
В результате реализации Проекта разработаны лабораторные методики одностадийного синтеза композитных электрохромных покрытий на основе берлинской лазури и полипиррола, аттестации их морфологии, устойчивости и электрохромной активности. Получены опытные образцы пленок, отличающиеся высокими показателями контрастности электрохромного перехода и стабильности, часть из них (пленки площадью 5см2) переданы Индустриальному партнеру для создания прототипа смарт-стекол.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
На первом этапе данного Проекта были проведены аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающие проблему, исследуемую в рамках ПНИ. Были проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96, 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 берлинская лазурь - полипиррол.
В ходе реализации второго этапа данного Проекта разработаны методика характеристики качества нанесения, сплошности, толщины и морфологии композитов, а также программа и методика испытания их электрохромной активности и стабильности перехода. Все образцы прошли испытания по разработанным методикам. Для объяснения отклонения в ЦВА некоторых образцов привлечены теоретические представления о диффузии в каналах сложной геометрии, реализующихся в структуре пленки берлинской лазури, для моделирования транспорта в пленке с разнородно ориентированными твердыми частицами типа PB (подвижные и неподвижные участки). Выявлены образцы, обладающие оптимальными свойствами с точки зрения электрохромной активности и стабильности электрохромного перехода. Таким образом, выявлены оптимальные условия, на основании которых можно будет разработать лабораторный регламент для дальнейших ОТР. По итогам патентных исследований было определено, что разработанные на первом этапе методики синтеза композиционных покрытий берлинская лазурь - полипиррол являются уникальными и не имеют аналогов в России и за рубежом. По данным методикам был выполнен синтез 16 образцов пленок берлинская лазурь-полипиррол на стеклянных (диэлектрических) (8 шт.) и ИТО (проводящих) (8шт), а также 4 образца на платиновой подложках методом одноэтапного редокс-синтеза (химическое осаждение) из растворов с различным соотношением миллимолярных концентраций прекурсоров Fe3+:[Fe(CN)6]3-:Py 1:1:5; 1:1:10; 1:1:1; 1:1:2, а так же электрохимическим методом одноэтапного синтеза в режиме двойных скачков потенциала (тока) получено 16 образцов на ИТО проводящей подложке из растворов 0.1 мМ (или 0.5 мМ) Fe (III) и [Fe(CN)6] (III) с 0.5 мМ Py с разным числом серий осаждения. Разработанные на втором этапе данного Проекта методика исследования лабораторных образцов покрытия и Программа и методики испытания лабораторных образцов покрытий на электропроводящих подложках так же не имеют аналогов в мире и позволяют полностью оценить основные технологические свойства полученных образцов покрытий.
На третьем этапе проекта выполнены маркетинговые исследования и разработан проект технического задания на выполнение ОТР, проведены мероприятия по освещению результатов проекта в международном научном сообществе (участие в конференциях, помещение основных результатов на сайте организации), подан патент на изобретение.
Итоговые результаты проекта имеют большую коммерческую ценность: результаты интеллектуальной деятельности могут быть реализованы индустриальным партнером и на их основе получены прототипы смарт-стекол. В результате реализации проекта разработан конкурентно способный способ создания электрохромных покрытий, являющийся новым для российского рынка и превышающий по своим параметрам мировой уровень.

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», способные изменять свои оптические свойства при наложении внешнего электрического тока (напряжения). Попытки создать композитные материалы на основе берлинской лaзури не нашли практического применения из-за сложностей в процедуре синтеза и контроле толщины и качества покрытия. В результате реализации ПНИ разработан конкурентноспособный способ создания электрохромных покрытий, являющийся новым для российского рынка и превышающий по своим параметрам мировой уровень. Заинтересованностъ в технологических решениях получения смарт-стекол в настоящее время очень велика, поскольку российских технологий для получения таких покрытий пока нет.

Текущие результаты проекта:
На третьем этапе реализации данного Проекта, на основании данных, полученных на предыдущих этапах, разработан лабораторный технологический регламент получения композитных электрохромных покрытий на основе берлинской лазури и полипиррола одноэтапным методом химического или электрохимического осаждения. Кроме того, проведено обобщение результатов ПНИ и их соответствие требованиям технического задания. Проведена оценка результативности ПНИ и эффективности результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем и требованиям технического задания. Подготовлена заявка на патент. Проводится технико-экономическая оценка рыночного потенциала полученных результатов, а также разработка проекта технического задания на проведение ОТР по теме: «Разработка опытно-промышленной технологии получения электрохромных покрытий с повышенной стабильностью на основе наноструктурированных функциональных материалов «берлинская лазурь-проводящий полимер» одноэтапным методом химического или электрохимического осаждения».