Elektrokromik Malzemeler

Şubat 28, 2021Şubat 28, 2021 admin 0 yorum camlar, elektrokromik, elektrolit, renk, voltaj

Elektrokromizm, elektro (elektrik) ve kromizm (renk) kelimelerinden oluşur. Elektrokromik malzemeler voltaj uygulandığında elektrikle yüklenme veya elektrik yükü kaybetme prensibiyle çalışır. Bu malzemeler elektrikle yüklenme durumuna göre renk değiştirir. Dünyada birçok çalışmada çeşitli renklerde elektrokromik malzemeler üretilerek istenilen renklerde ekipmanlar elde ediliyor. Bu renk değişimi sonucunda sadece görsel yapı değil ışık emilimi, ışık geçirgenliği ve ışık yansıtması gibi özellikler de değişir. Elektrokromik malzemeler; metal oksitler, moleküler boyalar ve organik polimerler olarak sınıflandırılmaktadır.

Elektrokromik malzemelere voltaj uygulanarak elektrik potansiyeli artırıldığında malzemenin rengi açılarak saydamlaşır, ışık geçirgenliği artar. Elektrik potansiyeli azaltıldığında ise malzeme opaklaşır ve geçirgenliği azalır.

Elektrokromik Cihazların Yapısı

Co, Cr, Fe, Ir, Mo, Mn, Nb, Ni, V ve W gibi geçiş metallerinin oksitlerine elektrik alan yardımı ile H⁺ veya Li⁺ gibi iyonlar sokulursa metal oksitler tersinerek şiddeti kontrol edilebilir renklenme gösterirler. Bu malzemelerin en önemli özelliği uygulanan gerilim ile malzeme rengini çok kısa sürede ayarlanabilmesidir. Elektrokromik bir camın rengini bir saniyeden daha kısa bir sürede koyu halden açık hale getirmek mümkündür.

Elektrokromik cihazlar genel olarak iki elektrot (anot ve katot), elektrolit ve elektroaktif tabakadan oluşur. Renk değişikliği için bu elektrotlardan en az birinde veya elektrolitte renk oluşumu meydana gelmelidir. Cihazda önce indirgenme-yükseltgenme reaksiyonları oluşur. Daha sonra sisteme gerilim uygulanır. Bu gerilim sayesinde hareketli iyonlar (H⁺ veya Li⁺) elektrokromik aktif tabaka ve iyon depolayıcı tabaka arasında taşınırlar. Bunun sonucunda renklenme meydana gelir.

Kullanım Alanları

Geçmişte yapılan çalışmalar sonucunda araştırmacılar çeşitli renklerde eletrokromik polimerler üretti. (Sarı, yeşil, turuncu, mavi, mor, camgöbeği). Daha sonra bu polimerleri karıştırarak istenilen renklerde elektrokromik malzemeler üretmeyi başardılar. Bu yöntem numaralı gözlüklerle güneş gözlüklerinin birleştirilmesini sağladı. Güneş ışığına maruz kalan camlar etkilendikleri küçük elektrik akımı sayesinde saydam halden koyu hale geçiyor. Bu elektrik akımının sürekli olması gerekmiyor. Kısa süreli maruziyet camın renk değiştirmesine imkan sağlıyor. Malzemenin ışık geçirgenliğinin %10 ile %70 arasında değişmesi birkaç saniye sürüyor.

Diğer kullanım alanları ise otomobil aynaları ve camları, uçak camları, binalardaki akıllı camlar, saat ekranları, reklam panoları gibi yerlerdir.

Otomobil camının voltaj uygulanarak renk değiştirmesi

Son olarak Almanya’daki Karlsruhe Institute of Technology kurumu tarafından geliştirilen PEDOT:PSS adı verilen polimerin, diasetat substratı ve jelatinle muamele edilerek esnek bir yapı kazanması sağlandı. Geliştirilen organik polimer ışıkla karşılaştığında renk değiştirerek uyarı vermektedir. Bu yapının gelecekte deri sensörlerinde ve gıdaların bozulduğunda tespit edilmesinde kullanılabileceği planlanmaktadır. Ayrıca biyolojik olarak bozunabilen polimerlerden geliştirildiği için tıpta kullanılan tek kullanımlık elektrotların yerini alabileceği düşünülmekte. Bu sayede gelecekte çevre dostu ekranlar, elektrotlar üretilerek birçok elektronik atığın önüne geçilecektir.