ইলেক্ট্রোক্রোমিক কাচের মূল কাজের নীতি হল যে একটি ক্ষুদ্র ভোল্টেজ প্রয়োগ করার মাধ্যমে, কাচের ভিতরের আয়নগুলি সরানোর জন্য চালিত হয়, যা উপাদানের অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্যে (রঙ এবং স্বচ্ছতা) বিপরীত এবং স্থিতিশীল পরিবর্তন ঘটায়।
বিস্তারিত কাজের নীতি (ধাপে-ধাপে-বিশ্লেষণ
আপনি এটিকে একটি খুব পাতলা এবং স্বচ্ছ "ব্যাটারি" হিসাবে কল্পনা করতে পারেন যা চার্জ করার সময় রঙ পরিবর্তন করে এবং ডিসচার্জ করার সময় আবার স্বচ্ছ হয়ে যায়।
1. মূল কাঠামো (স্যান্ডউইচ গঠন
একটি সাধারণ ইলেক্ট্রোক্রোমিক গ্লাস পাঁচটি স্তরের কার্যকরী ফিল্মের সমন্বয়ে গঠিত, দুটি কাচের স্তরের মধ্যে স্যান্ডউইকেট করা হয়:
বাইরের কাচ: সাবস্ট্রেট।
স্বচ্ছ পরিবাহী স্তর (TCO): সাধারণত ইন্ডিয়াম টিন অক্সাইড (ITO), ভোল্টেজ প্রয়োগের জন্য একটি ইলেক্ট্রোড হিসাবে কাজ করে।
ইলেক্ট্রোক্রোমিক লেয়ার (ইসি লেয়ার): কোর লেয়ার, যেখানে ইলেক্ট্রোক্রোমিক উপাদান থাকে (যেমন টাংস্টেন ট্রাইঅক্সাইড WO₃)। যখন আয়ন এবং ইলেকট্রন ইনজেকশন করা হয়, তখন এটি রঙ পরিবর্তন করে (সাধারণত নীল হয়ে যায়)।
আয়নিক পরিবাহী স্তর (ইলেক্ট্রোলাইট স্তর): এটি আয়ন (যেমন লি⁺) সঞ্চয় করে এবং আয়নগুলিকে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের ক্রিয়াকলাপের মধ্য দিয়ে যেতে দেয়, তবে ইলেকট্রনকে অন্তরক করে।
আয়ন স্টোরেজ লেয়ার (কাউন্টার ইলেক্ট্রোড লেয়ার) : যখন ইলেক্ট্রোক্রোমিক স্তর রঙ পরিবর্তন করে, তখন চার্জের ভারসাম্য বজায় রাখার জন্য এটিকে আয়ন প্রদান বা গ্রহণ করতে হয় এবং সাধারণত এর পরিপূরক রঙ-পরিবর্তনকারী বৈশিষ্ট্য থাকে।
স্বচ্ছ পরিবাহী স্তর (TCO): অন্য দিকে ইলেক্ট্রোড।
বাইরের কাচ: সাবস্ট্রেট।
কাঠামোটি সরলীকৃত হয়েছে: কাচ, পরিবাহী স্তর, ইলেক্ট্রোক্রোমিক স্তর, আয়ন পরিবাহী স্তর, আয়ন সংরক্ষণ স্তর, পরিবাহী স্তর এবং কাচ
2. কাজের প্রক্রিয়া (উদাহরণ হিসাবে টাংস্টেন ট্রাইঅক্সাইড WO₃ এবং লিথিয়াম আয়ন Li⁺ গ্রহণ করা)
ক রঙ - যখন ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয়
যখন একটি DC ভোল্টেজ (সাধারণত খুব কম, 1-5V) উভয় পাশের স্বচ্ছ পরিবাহী স্তরগুলিতে প্রয়োগ করা হয়:
বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র ড্রাইভ: বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রটি ইলেক্ট্রোক্রোমিক স্তরের (WO₃) দিকে যাওয়ার জন্য আয়নিক পরিবাহী স্তরে লিথিয়াম আয়ন (Li⁺) চালিত করে।
আয়ন এবং ইলেকট্রন ইনজেকশন: এদিকে, ইলেকট্রন (e⁻) একটি বহিরাগত সার্কিটের মাধ্যমে ইলেক্ট্রোক্রোমিক স্তরে ইনজেকশন করা হয়।
রাসায়নিক বিক্রিয়া ঘটে: ইলেক্ট্রোক্রোমিক স্তরে, আয়ন এবং ইলেকট্রন উপাদানের সাথে হ্রাস প্রতিক্রিয়া (আন্তঃসংযোগ) করে।
WO₃ (স্বচ্ছ) + xLi⁺ + xe⁻ ⇌ LixWO₃ (নীল)
বিবর্ণতা: পণ্যটি LixWO₃ একটি গভীর নীল যৌগ যা দৃশ্যমান আলো শোষণ করে, যার ফলে কাচের রঙ গাঢ় হয় এবং এর স্বচ্ছতা হ্রাস পায়। এদিকে, আয়ন স্টোরেজ স্তরটি অক্সিডাইজড হয় এবং পুরো সিস্টেমের চার্জ ভারসাম্য বজায় রাখতে আয়ন হারায়।
খ. বিবর্ণ (ব্লিচিং) - যখন ভোল্টেজ বিপরীত বা সংযোগ বিচ্ছিন্ন হয়
যখন ভোল্টেজ বিপরীত হয় বা ছোট-সার্কিট হয়:
প্রসেস রিভার্সাল: বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের দিক পরিবর্তন বা অদৃশ্য হয়ে যায় এবং ইলেক্ট্রোক্রোমিক স্তর থেকে আয়ন এবং ইলেকট্রন বের করা হয় এবং আয়ন পরিবাহী স্তর এবং আয়ন স্টোরেজ স্তরে ফিরে আসে।
বিপরীত প্রতিক্রিয়া ঘটে: উপরের রাসায়নিক বিক্রিয়াটি বাম দিকে এগিয়ে যায়, LixWO₃ আবার স্বচ্ছ WO₃-এ পচে এবং Li⁺ এবং e⁻ মুক্ত করে।
স্বচ্ছতা পুনরুদ্ধার করুন: গ্লাসটি উচ্চ স্বচ্ছতার অবস্থায় ফিরে আসে।
গ. মেমরি প্রভাব
ইলেক্ট্রোক্রোমিক কাচের একটি মূল সুবিধা হল এটির বিস্টেবল বৈশিষ্ট্য রয়েছে। একবার বিবর্ণ বা বিবর্ণ অবস্থা তৈরি হয়ে গেলে, বিদ্যুৎ পুরোপুরি বন্ধ হয়ে গেলেও এটি দীর্ঘ সময়ের জন্য (কয়েক ঘন্টা বা এমনকি দিন পর্যন্ত) বজায় রাখা যেতে পারে। কারণ উপরের-উল্লেখিত রাসায়নিক বিক্রিয়াটি স্থিতিশীল অবস্থায় থাকে যখন বাইরের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র দ্বারা চালিত হয় না। এটি শুধুমাত্র তখনই বিদ্যুৎ ব্যবহার করে যখন এটির অবস্থা পরিবর্তন করতে হয়, যা এটিকে অত্যন্ত শক্তি-দক্ষ করে তোলে।
