CAPITULO 1 – INTRODUÇÃO
1.6 Dispositivos eletrocrômicos
Dispositivos eletrocrômicos são aplicações práticas do fenômeno de
eletrocrômismo. O termo eletrocrômico foi inventado por Platt43 e provêm de “eletro”
(eletricidade) e “crômico” (relativo à cor). Este fenômeno é definido como mudança reversível de coloração de material, no caso do óxido de tungstênio de transparente
para o azul escuro, causadapela aplicação de corrente ou potencial elétrico44.
Os dispositivos eletrocrômicos vêm sendo muito estudados por apresentarem várias vantagens em relação às janelas ou visores de cristais líquidos. Estas vantagens seriam: alto contraste óptico com contínua variação de transmitância e independência em relação ao ângulo de visão, memória óptica, estabilidade aos raios ultravioleta, além de ampla operação nas mais variadas faixas de temperatura.
Algumas aplicações de dispositivos eletrocrômicos conhecidos comercialmente são as janelas eletrocrômicas para controle da transmissão, aos ambientes internos, de comprimentos de ondas que variam desde o ultravioleta ao infravermelho próximo, exemplos:
- teto solar da Ferrari 575M, com 5 níveis de luminosidade no interior do carro.
- displays,
- retrovisores com reflexão variável para aplicação em veículos como exemplo
- superfícies com emissão térmica variável para refletir no infravermelho.
Os dispositivos eletrocrômicos podem ser montados na forma de sanduíche,
composta por filmes finos, como o eletrocrômico WO3 e o transparente CeO2-TiO2.
A construção desse tipo de dispositivo está representada na Figura 1-5 contemplando cinco filmes finos prensados entre dois substratos de vidro. Nesta figura observa-se dois condutores iônicos, usualmente feitos de óxido de estanho dopado com índio (ITO); um filme fino eletrocrômico (eletrodo de trabalho); eletrólito (condutor iônico); e um reservatório de íons de lítio ou hidrogênio. O fenômeno de
mudança de coloraçãoestá ligado à inserção de íons de lítio (Li+) ou hidrogênio (H+)
que vêm da camada de eletrólito para a camada de filme eletrocrômico, geralmente formado por óxidos de tungstênio, nióbio ou vanádio e elétrons do eletrodo. No caso, por exemplo, de óxidos de tungstênio e nióbio ocorre brusca mudança de coloração, passando de quase transparentes (transmissão de 80%) para azul-escuro (transmissão de 10%).
Devido à aplicação de potencial ou corrente elétrica, os dispositivos eletrocrômicos mudam a sua coloração, pois quando estão desativados encontram-
se no estado incolor, e quando ativados passam a apresentar determinada
coloração. As colorações obtidas com os vidros eletrocrômicos, quando ativados,
1 e 7 – Vidro 4 – Eletrólito
2 e 6 – Condutor Transparente 5 – Filme Eletrocrômico
3 – Reservatórios de íons
Figura 1-5: Esquema de janela eletrocrômica.
Os dispositivos eletrocrômicos podem trabalhar no modo de reflexão, dependendo de que material ele é formado como, por exemplo, no caso de displays ou espelhos retrovisores ou no modo de transmissão como as janelas o que é assunto de pesquisa de vários laboratórios tanto industriais como científicos. No
trabalho de Munro e colaboradores47 podemos observar que eles desenvolveram
uma janela eletrocrômica constituída por ITO/WO3/Li+-eletrólito/CeO2-TiO2/ITO. Esta
janela apresentou uma ótima variação na transmitância, de 60%, entre o estado colorido e transparente.
A Figura 1-6 apresenta um esquema do funcionamento das janelas eletrocrômicas, a qual com a aplicação do potencial altera a cor na camada eletrocrômica.
Figura 1-6 – Visualização e esquema de funcionamento de uma janela eletrocrômica.
Este trabalho propõe a produção de eletrólitos poliméricos (EPs) à base de pectina, que é um bom candidato para substituir o PEO para aplicação em dispositivos eletrocrômicos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1 MARIANI, P. D. S. C.; INNOCENTINI-MEI, L. H. Visão geral sobre polímeros ou
plásticos ambientalmente degradáveis (PADs). Campinas: Unicamp, 2005. p. 9
2 INZELT, G. Conducting polymers: a new era in eletrochemistry. Berlin: Fritz Scholz, 2008. 282 p.
3
WRIGHT, P. V. Electrical conductivity in ionic complexes of poly (ethylene oxide). British Polymer Journal, v. 7, p. 319 - 327, 1975
4
VIEIRA, D. F.; AVELLANEDA, C. O.; PAWLICKA, A. Conductivity study of a gelatin-based polymer electrolyte. Electrochimica Acta, v. 53, n. 4, p. 1404-1408, 2007.
5CHIANG, C. K., FINCHER, C. R.; PARK Y. W.; HEEGER, A. J.; SHIRAKAWA, H.; LOUIS,
E. J.; GAU, S. C.; MACDIARMID, ALAN G. Electrical-conductivity in doped polyacetylene.
Physical Review Letters, v. 39, n.17, p. 1098-1101, 1977.
6 BRUCE, P. G.; VINCENT, C. A. Polymer electrolytes. Journal of the Chemical Society,
Faraday Transactions, v. 89, n. 17, p. 3187-3203, 1993.
7 ANDRADE, C. T.; COUTINHO, F.; DIAS, M. L.; LUCAS, E. F. Dicionário de polímeros.
São Paulo: São Paulo, 2001. 256p.
8 ARMAND, M. B.; CHABAGNO, J. M.; DUCLOT, M. Polymer solid electrolytes.In:
INTERNATIONAL MEETING ON SOLID ELECTROLYTES, 2., 1978, St. Andrews. Anais...
[s.l.:s.n.], 1978. p. 20–22.
9 MURATA, K.; IZUCHI, S.; YOSHIHISA, Y. An overview of the research and development of
solid polymer electrolyte batteries. Electrochimica Acta, v. 45, p. 1501–1508, 2000.
10 MACHADO, G. O. Preparação e caracterização de eletrólitos sólidos poliméricos a
partir dos derivados de celulose - hidroxietilcelulose e hidroxipropilcelulose. 2004. 127 f. Tese (Doutorado em Ciências e Engenharia de Materiais) – Área Interunidades em
Ciências e Engenharia de Materiais, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2004.
11NEYERTZ, S.; BROWN, D. Local structure and mobility of íons in polymer electrolytes,
12 KHIAR, A. S. A.; PUTEH R.; AROF, A. K. Conductivity studies of a chitosan-based polymer electrolyte. Physica B: Condensed Matter, v. 373, p. 23-27, 2006.
13 REDESCHI, M.C.M.R. Preparação e caracterização de filmes a base de xiloglucana
extraída de sementes de Hymenaea Courbaril (Jatobá). 2006. 113 f. Dissertação de (Mestrado) Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Universidade Estadual Paulista, Araraquara, 2006.
14 PRZYLUSKI, J.; WIECZOREK W. Increasing the conductivity of polymer solid electrolytes: a review. Solid State lonics, v. 36, p. 165-169, 1989.
15 JEON, J.D.; KWAK, S.Y. Variable-temperature Li-7 solid-state NMR investigation of Li-ion mobility and its correlation with conductivity in pore-filling polymer electrolytes for secondary batteries. Macromolecules, v. 39, n. 23, p. 8027-8034, 2006.
16 DRAGUNSKI, D. C. Preparação de eletrólitos sólidos poliméricos a partir do amido.
2003. 163 f. Tese (Doutorado em Fisico-Química) – Instituto de Química de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2003.
17
ZHANG, H.; KULKARNI, S.; WUNDER, S.L.Blends of POSS-PEO(n=4)(8) and high
molecular weight poly(ethylene oxide) as solid polymer electrolytes for lithium batteries.
Journal of Physical Chemistry B, v. 111, n. 14, p. 3583-3590, 2007.
18HASSOUN, J.; REALE, P.; PANERO, S.;SCROSATI, B.; WACHTLER, M.;
FLEISCHHAMMER, M.; KASPER, M.; WOHLFAHRT-MEHRENS, M.Determination of the
safety level of an advanced lithium ion battery having a nanostructured Sn–C anode, a high voltage LiNi0.5Mn1.5O4 cathode, and a polyvinylidene fluoride-based gel electrolyte.
Electrochimica Acta, v. 55, p. 4194-4200, 2010.
19 NICHOLAS, C.V.; WILSON, D.J.; BOOTH, C.; GILES, J.R.M. Improved synthesis of
oxymethylene-linked poly(oxyethylene). British Polymer Journal, n. 20, p. 289-292, 1988.
20 CHAKER, Juliano Alexandre. Correlações entre estrutura e propriedades de condução
iônica em materiais híbridos siloxanopoli(propileno óxido), dopados com sais de sódio e potássio. 2004. 164 f. Tese (Doutorado em Química) – Instituto da Química, Universidade Estadual Paulista, Araraquara, 2004.
21 GRAY, F. M. Solid polymer electrolytes: fundamentals and technological applications. Cambridge: VCH, 1991. 245 p.
22 GREGG, B.A. Photoelectrochromic cells and their applications. Endeavour, v. 21, n. 2, p. 52-55, 1997.
23 SIGNINI, R.; CAMPANA FILHO, S. P. Características e propriedades de quitosanas
purificadas nas formas neutra, acetato e cloridrato, Polímeros. v. 11, n. 2, p. 58-64, 2001.
24 DRAGUNSKI, D. C.; PAWLICKA, A. Starch based solid polymeric electrolytes. Molecular
Crystals and Liquid Crystals, v. 374, p. 561-568, 2002.
25 MACHADO, G. O.; PRUD'HOMME, R. E.; PAWLICKA A. Conductivity and thermal
analysis studies of solid polymeric electrolytes based on plasticized hydroxyethyl cellulose.
E-Polymers, v. 115, p. 1-9, 2007.
26 KHIAR,A. S. A.; PUTEH R.; AROF, A. K. Conductivity studies of a chitosan-based polymer
electrolyte. Physica B: Condensed Matter, v. 373, p. 23-27, 2006.
27 VIEIRA, D. F.; AVELLANEDA, C. O.; PAWLICKA, A. Conductivity study of a gelatin-based
polymer electrolyte. Electrochimica Acta, v. 53, n. 4, p. 1404-1408, 2007.
28
VIEIRA, D. F.; AVELLANEDA, C. O.; PAWLICKA, A. Conductivity study of a gelatin-based polymer electrolyte. Electrochimica Acta, v. 53, n. 4, p. 1404-1408, 2007.
29 GENU Pectin Book. Disponível em: <www.cpkelco.com>. Acesso em: 10 jan. 2010.
30 DE PAOLI, M. A.
Degradação e estabilização de polímeros. São Paulo: Artliber, 2009. v. 01.
31KUMAR, G. G.; MUNICHANDRAIAH, N. Effect of plasticizers on magnesium-
poly(ethyleneoxide) polymer electrolyte. Journal of Electroanalytical Chemistry, v. 495, n. 1, p. 42-50, 2000.
32 XU, W.; SIOW, S. K.; GAO, Z.; LEE, S. Y. Electrochemical characterization of plasticized polyelectrolyte based on lithium-N-(4-sulfophenil) maleimide. Electrochimica Acta, v. 44, n. 13, p. 2287-2296, 1999.
33 RABELO, M. Aditivação de polímeros. São Carlos,Artliber, 2000. 242p.
34 AVEROUS, L.; FRINGANT, C.; MORO, L. Plasticized starch-cellulose interactions in polysaccharide composites. Polymer, v. 42, n. 15, p. 6565-6572, 2001.
35 DE PAOLI, M. A. Disponível em :
<http://lpcr.iqm.unicamp.br/arquivos/dplastificanteslubrificantes.pdf> Acesso em: 12 maio 2010.
36 NICOTERA, I.; RAMIERI, G. A.; TERENZI, M.; CHADWICK, A. V.; WEBSTER, M. I. A
study of stability of plasticized PEO electrolytes. Solid State Ionics, v. 146, n. 1-2, p. 143- 150, 2002.
37 SIMAL, A. L. Estrutura e propriedades dos polímeros. São Carlos:Edufscar, 2002.
168p.
38 PEREPECHKO, I. I. An introduction to polymer physics. Moscow: Mir Publishers,
1981. 266p.
39 MARK, J. E.; EISENBERG, A.; GRAESSLEY, W. W.; MANDELKERN, L.; KOENIG, J. L.
Physical properties of polymers. Washington: American Chemical Society, 1984. 246p.
40 WANG, F. C. Y. Polymer additive analysis by pyrolysis-gas chromatography. I- Plasticizers. Journal of Chromatography A, v. 883, p. 199-210, 2000.
41
CHUNG, S. H.; HEITJANS, P.; WINTER, R.; BZAUCHA, W.; FLORJANCZYK, Z.; ONODA, Y. Enhancement of ionic conductivity by the addition of plasticizers in cationic
monoconducting polymer electrolytes. Solid State Ionics, v. 112, p. 153-159, 1998.
42CHEN, H. W.; LIN, T. P.; CHANG, F. C. Ionic conductivity enhancement of the plasticized
PMMA/LiClO4 polymer nanocomposite electrolyte containing clay. Polymer, v. 43, p. 5281-
5288, 2002.
43 PLATT, J. R. Electrochromism, a possible change of color producible in dyes by an electric field. Journal of Chemical Physics, v. 34, n. 3, p. 862, 1961.
44 AL-KAHLOUT, A.; VIEIRA, D.; AVELLANEDA, C.O.; LEITE, E.R.; AEGERTER, M.A. ;
PAWLICKA, A. Gelatin-based protonic electrolyte for electrochromic windows. Ionics, v. 16, p. 13-19, 2010.
45 KEVIN, B. HowStuffWorks: Como funcionam as janelas inteligentes. Disponível em:
http://casa.hsw.com.br/janelas-inteligentes.htm. Acesso em: 15 set. 2007.
46 CARAM, R.; SICHIERI, E.; PAWLICKA, A. Vidros que mudam de cor. FINESTRA, v. 35, p.
20, 2003.
47 MUNRO, B.; CONRAD, P.; KRAMER, S.; SCHMIDT, H.; ZAPP, P. Development of
electrochromic cells by the sol-gel process. Solar Energy Material and Solar Cells, v. 54, n. 1-4, p. 131-137, 1998.