TY - JOUR A1 - Padilla Martínez, Javier T1 - Caracterización y optimización electroquímica de dispositivos electrocrómicos duales basados en polímeros conductores Y1 - 2006 UR - http://hdl.handle.net/10317/972 AB - [SPA] Los dispositivos electrocrómicos de transmisión variable son capaces de modular la luz que pasa a través suyo, por medio del paso de una corriente eléctrica. Sus aplicaciones más importantes pasan por el diseño de ventanas inteligentes en arquitectura, espejos retrovisores antirreflectantes en automoción o sistemas de visión adaptables para uso deportivo, profesional o militar. Estos dispositivos son celdas electroquímicas compuestas por materiales para los que los procesos de reducción u oxidación provocan cambios de color: materiales electrocrómicos. Dentro de los materiales con estas características, los polímeros conductores orgánicos se presentan como excelentes candidatos frente a los metales de transición inorgánicos, debido a su gran versatilidad en cuanto a colores alcanzables, facilidad de procesado, y bajo coste. Una configuración de celda en la que los dos electrodos sean activos electrocrómicamente, configuración dual, se presenta como una buena opción de cara a mejorar el rendimiento del dispositivo. El trabajo desarrollado en esta tesis pretende hacer hincapié en las relaciones existentes entre procesos electroquímicos y cambios de color, sobre la base de dos aspectos: estudio individual de los materiales constituyentes, y estudio del sistema dual. El objetivo es la optimización, tanto de los procesos electroquímicos como ópticos, de sistemas duales de polímeros conductores, obteniendo metodologías experimentales capaces de caracterizar, predecir teóricamente, y finalmente diseñar dispositivos electrocrómicos duales óptimos. La primera parte del estudio se centra en el desarrollo de la metodología precisa para obtener la caracterización óptica de un material electrocrómico en función de sus características electroquímicas, como son la carga redox total consumida durante sus procesos de oxidación o reducción, y la ventana de potencial donde ocurren estos procesos. Los materiales empleados son los polímeros conductores poli-3,4-etilendioxitiofeno (PEDOT) y poli-3,6-bis(2-(3,4-etilendioxi)tienil)-N-metilcarbazol (PBEDOT-NMCz). El primero de ellos se colorea mediante la reducción, mientras que el segundo lo hace durante la oxidación, además presentando coloraciones complementarias, por lo que pueden ser utilizados en un dispositivo electrocrómico dual. En base a los resultados obtenidos, durante la segunda parte se realiza un estudio teórico, junto con su comprobación experimental, sobre las respuestas ópticas resultantes en un sistema que incluya varias capas electrocrómicas. Las relaciones obtenidas permiten predecir la configuración de máximo contraste para un sistema dual, en función de las características electroquímicas de cada componente individual. El sistema dual estudiado es PEDOT / PBEDOT-NMCz. En una tercera sección, se propone y desarrolla una metodología experimental capaz de registrar los estados de oxidación individuales en cada electrodo durante el funcionamiento de un dispositivo dual, obteniendo una información directa sobre el rendimiento del dispositivo. Esto permite el estudio de la influencia que varias variables, como son el ratio de carga redox entre las dos películas constituyentes, el potencial aplicado al dispositivo, y el estado de oxidación inicial de los polímeros, tienen sobre el rendimiento del dispositivo. El objetivo final es la construcción de dispositivos electrocrómicos que puedan ser empleados fuera del ámbito académico. Para ello, y por motivos de seguridad para el usuario final, es necesario utilizar medios electrolíticos sólidos en la celda. Asimismo, es necesario fabricar dispositivos de unas dimensiones adecuadas. En la siguiente sección, se estudia la construcción de este tipo de dispositivos para el sistema PEDOT/PBEDOT-NMCz. La información obtenida en las secciones anteriores se utiliza para determinar las combinaciones con el máximo contraste posible. Se discuten problemas relativos a la deposición de polímeros en grandes superficies (alrededor de 30 cm2), la optimización de la velocidad de cambio de color cuando se utiliza un medio sólido, así como la capacidad de ajuste y retención del color en ausencia de potencial aplicado. Se propone un método de ensamblado fácil y rápido consistente en la solidificación del gel por curado ultravioleta. Por último, se propone una técnica electroquímica sencilla y rápida para detectar posibles dispositivos defectuosos. Los dispositivos electrocrómicos construidos presentan una superficie activa de 30 cm2, con un contraste de 30 % y con una velocidad de cambio de color menor de 1 s. La última sección incorpora el estudio de dos nuevos polímeros, poli-dibencil-ProDOT (PDiBz-ProDOT) y poli-bifenilmetiloximetil-ProDOT (PBPMOM-ProDOT), coloreables catódicamente y que individualmente presentan mayores contrastes que el PEDOT. Por esta razón, se estudia el efecto de la sustitución de éste por los dos nuevos polímeros en sistemas duales con el PBEDOT-NMCz. Para ello se repiten las caracterizaciones individuales con la metodología utilizada para el sistema PEDOT/PBEDOT-NMCz. Asimismo, se realiza el estudio teórico para calcular el máximo contraste de cada sistema. Con la información obtenida se construyen dispositivos en estado sólido, y se comprueba que los dos sistemas PDiBz-ProDOT/ PBEDOT-NMCz y PBPMOM-ProDOT/PBEDOT-NMCz presentan mayores contrastes que el sistema PEDOT/PBEDOT-NMCz. Los valores obtenidos son 46 y 52 % para los sistemas PBPMOM-ProDOT/PBEDOT-NMCz y PDiBz-ProDOT/ PBEDOT-NMCz, respectivamente. Por último, durante todo el estudio se propone la utilización de magnitudes ópticas comparables para cualquier estudio electrocrómico. Para ello, se propone la utilización de valores fotópicos, en sustitución a los valores descritos en una sola longitud de onda. Las medidas fotópicas están estandarizadas por la Commission Internationale de l’Eclairage (CIE), y se corresponden con las sensaciones reales que percibe el ojo humano, cuya sensibilidad es diferente para cada longitud de onda. KW - Electrocromismo KW - Polímeros conductores KW - Dispositivos ópticos KW - Electrochromism KW - Conjugated polymers KW - Conducting polymers KW - Optical devices KW - Applied sciences KW - Pure sciences LA - spa PB - Javier Padilla Martínez ER -