본 이전기술에서는 환원변색물질로 viologen가 산화변색물질로 triarylamine (TAA)을 사용한 전기변색소자에 대한 것이다. 산화환원 반응에 대해 매우 안정적이며 산화변색 특성을 가지는 TAA은 viologen과 짝을 이루어 전기변색 소자를 구성하게 된다. Viologen과 TAA유기분자는 TiO2 나노구조체 표면에 습식 방법으로 고정화될 수 있으며, TiO2 나노구조체를 사용할 경우 기존의 박막 구조에 비해 표면적을 크게 향상 시킬 수 있는 장점이 있다. Viologen과 TAA를 TiO2 나조구조체에 고정화 시키기 위해서 viologen과 TAA 말단기에 인산기를 도입 하였다. TiO2 나노 입자를 이용한 TiO2 나노구조체 형성 공정 개발, TiO2 나노구조체를 형성하기 위한 열처리 공정, violgoen과 TAA 변색물질, viologen과 TAA 전기변색 물질을 상기의 나노구조체에 고정화시키는 반응 조건 확립등을 최적화하였다. 또한, viologen과 TAA를 이용하여 전기변색 광셔터 단위 소자를 개발하고 광학적 특성 평가를 수행하였다.
본 기술이전에서는 디스플레이용 광셔터로의 동작이 가능한 전기변색소자를 제공하여 광 셔터 소자 개발에 적용이 가능하도록 기술을 제공하고자 한다. 또한 이러한 전기변색 소자 기술은 향후 스마트 윈도우 등으로 적용이 가능할 것으로 기대된다.
본 이전기술은 TiO2 나노구조체를 습식공정으로 산화 및 환원 전극 양쪽에 동시에 적용할 수 있어서 공정이 매우 간편하며, 환원물질로서 viologen, 산화물질로서 triarylamine을 사용함으로써 산화환원 반응에서 매우 안정된 동작을 구현할 수 있다.
본 기술이전에서 이전되는 기술은 디스플레이용 광셔터로의 동작이 가능한 전기변색 소자 기술이다. 환원변색전극으로 viologen이 고정화된 TiO2 나노구조체를 사용하였고, 반대 전극 (counter electrode)으로는 TiO2 에 TAA가 고정된 나노구조체를 적용하였다. 제작된 전기변색 소자는 전해질이 전극의 나노구조체 표면까지 침투하고, 전기변색물질은 TiO2 나노구조체의 표면에 monolayer의 형태로 존재하기 때문에 변색동작시 전기변색물질 내부로의 이온 확산이 필요하지 않아 매우 빠른 구동이 가능하다.
- 환원전기변색 재료로 활용이 가능한 viologn고정화된 TiO2나노구조체막을 적용한 환원전극 (cathode) 공정 개발: 인산기가 도입된 viologen 유기분자 제조, TiO2 나노 입자를 이용한 나노구조체 형성 공정 개발, viologen 환원전기변색 물질을 상기의 나노구조체에 고정화시키는 반응 공정 개발 및 특성 평가
- 산화전기변색 재료로 활용이 가능한 TAA고정화된 TiO2 나노구조체막을 이용한 산화전극 (anode) 공정 개발: 인산기가 도입된 TAA 유기분자 제조, TiO2 나노 입자를 이용한 나노구조체 형성 공정 개발, TAA 산화전기변색 물질을 상기의 나노구조체에 고정화시키는 반응 공정 개발 및 특성 평가
- 상기 환원적극과 산화전극을 이용한 전기변색 광셔터 개발 및 특성 평가: 상기 환원전극과 산화전극을 접합하여 전기변색 광셔터를 제작하는 공정 개발, 제작된 소자의 광 투과율 변화 특성 평가
- 저 전압 동작이 가능한 전기변색 광셔터 개발 (착/탈색 전압 ±3V 이하)
- 투명 상태에서 높은 투과율을 가지는 전기변색 광셔터 개발 (투과율 > 65%@550 nm)
- 착색 상태에서 낮은 투과율을 가지는 전기변색 광셔터 개발 (투과율 < 15%@550 nm)
- 투명 상태와 착색 상태의 전이 속도가 3초 이내인 전기변색 광셔터 개발 (변색속도 < 2sec)
본 이전 기술은 반사형 디스플레이, 스마트 윈도우 등 다양한 분야에 적용되어질 수 있다.