Síntesis y caracterización de polímeros conductores para su aplicación en dispositivos electrocrómicos duales

Resumen Los polímeros conductores desde su modesto origen, han reemplazado a muchos materiales inorgánicos, como materiales de innovación en aplicaciones de almacenamiento y trasporte de carga eléctrica, además de sistemas de color dinámico, que han dado lugar a sistemas de generación de imagen, información visual y dispositivos electrocrómicos diseñados para controlar la transmisión de luz [27b] por mencionar algunos. Los polímeros conductores como la polianilina (PANI) y el poli(3-hexiltiofeno) (P3HT) son materiales que además de exhibir propiedades electrocrómicas, se complementan, es decir en su proceso redox cuando uno de ellos se reduce el otro se oxida, o viceversa (cuando uno se oxida el otro se reduce), al mismo tiempo ambos materiales se oscurecen o aclaran, creando una significativa diferencia en transmitancia óptica además de un cambio de color, esto nos permite darles la aplicación de moduladores de luz solar (ventanas inteligentes). Tanto la polianilina (PANI) como el poli(3-hexiltiofeno) son polímeros que se han usado ampliamente en diversas aplicaciones por sus propiedades ópticas y eléctricas, en el campo de los materiales electrocrómicos también se conocen sus características. Sin embargo hasta hoy no se ha realizado un estudio de la complementación de estos materiales en un sistema (dispositivo) electrocrómico dual, el presente trabajo muestra la caracterización de ambos materiales aplicados en un dispositivo electrocrómico simple y un dispositivo electrocrómico dual. Para desarrollar dichos dispositivos el P3HT fue sintetizado vía química oxidativa (método de Sugimoto) y por el método de Metátesis de Girgnard, este último proporciona un polímero con una mayor conjugación cabeza-cola. Ambos se M.I.C.A. ALMA BEATRIZ MEDRANO SOLIS 3 aplicaron como material crómico por las técnicas de depósito de spin y dip-coating. La polianilina fue sintetizada por método de baño químico y depositada por las técnicas de spin coating y baño químico sobre sustratos de vidrio Corning con y sin tratamiento de promotor de adhesión N-[-3-(Trimetroxisilil)-propil]-anilina (NTSPA). Los dispositivos electrocrómicos se construyeron y se caracterizaron bajo condiciones ambientales a 550 nm. Los dispositivos electrocrómicos duales exhibieron un mayor cambio de transmitancia, una velocidad más rápida de cambio de transmitancia y mayor estabilidad en comparación con los dispositivos simples. La diferencia en la transmitancia dependió de la técnica de depósito de las películas, la eficiencia de la regioregularidad de los polímeros y el tratamiento NTSPA. Se obtuvo un contraste óptico del 52% a 550 nm.

Abstract The conductive polymers from origin have replaced many inorganic materials, such as innovation materials in electric energy storage and transport applications, as well as dynamic color systems, which have given rise to systems of image generation, visual information and electrochromic devices to control the transmission of light [27b] to mention a few. Conductive polymers such as polyaniline (PANI) and poly(3-hexylthiophene) (P3HT) are materials that exhibit electrochromic properties and complement each other, in their redox process when one of them is reduced, the other one is oxidized, at the same time both materials darken or clarify, creating an important difference in optical transmission in addition to a change of color, this allows us to give them the application of solar light modulators (smart windows). M.I.C.A. ALMA BEATRIZ MEDRANO SOLIS 4 Both polyaniline (PANI) and poly (3-hexylthiophene) are polymers that have been widely used in various applications for their optical and electrical properties, in the field of electrochromic materials their characteristics are also known. However, until now has not carried out a study of the complementation of these materials in a dual electrochromic system, the present work shows the characterization of both materials applied in a simple and a dual electrochromic device. To develop such devices, P3HT was synthesized via oxidative chemistry ( Sugimoto method) and by the Girgnard Metathesis method, the latter provides a polymer with greater head-tail conjugation. Both were applied as chromic material by spin-coating and dip-coating techniques. Polyaniline was synthesized by chemical bathing method and deposited by spin coating and chemical bath techniques on Corning glass substrates with and without N-[3-(trimethoxysilyl)-propyl]-aniline (NTSPA) adhesion promoter treatment. Electrochromic devices were constructed and characterized under ambient conditions at 550 nm. Dual electrochromic devices exhibited a greater change in transmittance, a faster rate of change in transmittance and greater stability compared to simple devices. The difference in transmittance depended on the deposition technique of the films, the efficiency of the regioregularity of the polymers and the NTSPA treatment. An optical contrast of 52% was obtained at 550 nm.