Elektromik malzemede yapı ve optik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

VIII.OZET Bu çalışmada, periyodik tablonun ortasında yer alan ve geçiş elementleri (transition elements) olarak adlandırılan metal oksitlerinin bir çoğunda var olduğu bilinen elektrokromizim EC olayı incelenmiştir. EC esas olarak birden farklı değerlik düzeylerine sahip olan metal oksitlerin, elektriksel alan etkisi altında iyonlaşmasını izleyerek dışarıdan bu oksit bünyesine proton (veya yabancı bir element iyonu) sokulması yada bu malzeme bünyesinden sökülüp çıkarılması sırasında meydana gelen renklenme olayı olarak nitelenmektedir. Oksit halindeki elementin elektrokromizim öncesindeki ve sonrasındaki değerlikleri arasındaki enerji farkına bağlı olarak ortaya çıkan EC renklenmesi, malzemeden malzemeye değişikler göstermektedir. Bu tür malzemeler içinde renk verimi en yüksek olan ve bu nedenle de üzerinde en çok inceleme yapılmış olan malzeme WO3 tür. Teze konu olan çalışmada, kullanılan WO3 filmleri, sodyum tungstat (Na2 WC»3,2H20) dan iyon değişimi ile sağlanan tungustik asit (H2W03,2H20)'in 150 ve 200 °C'lik sıcaklıklardaki can üzerine püskürtülmesi ile elde edilmiştir. Filmlerdeki EC renk veriminin, kullanılan çözeltideki WO3 konsantrasyonuna ve bu çözeltinin sıcak cam üzerine püskürtme (spreyleme) süresine ve dolayısıyla film kalınlığına bağlı olarak değiştiği saptanmıştır. Püskürtülen çözeltiden gelerek film oluşumunda yer alan organik madde kristal yapısının, WO3 ye göre film içinde büyük oranda bulunmasına rağmen renk veriminin doğrudan ifadesi durumundaki optik yoğunlukla film kalınlığı arasında belirgin bir ilişki kurulmuştur. Hazırlanan deneklere asitli su ortamında 1, 1.5 volt'luk elektrik gerilimi uyuglandığında renklenme ortaya çıkmıştır. Başlangıçtaki kirli sandan mora kadar gözlenen renk değişiminin 68belirli bir doygunluktan sonra, artan elektriksel gerilim ve süre ile daha fazla değişmediği ve sabit kaldığı belirlenmiştir. Spektrofotometrik olarak ölçülen renklenme öncesinde yakın kırmızı ötesinde (nearinfrared) yer alan optik geçirgenlik maksimumlarının, bütün deneklerde görünür bölgenin 400-600 nm dalga boyu aralığına kayması, bu tür renklenmenin oluşumunu büyük ölçüde açıklamıştır. Elde edilen spektrofotometrik ölçüm değerlerinin Iitaritürde belirtilen ve başka tekniklerle yapılan WO3 kaplamalarını ilişkin spektrofotometrik ölçüm değerleriyle karşılaştırılmasından benzer sonuçlara ulaşılmış olması film hazırlama yönteminin özgünlüğü hakkında da değerli bir saptamadır. Aynı özgünlük, ( Na^WOs^H^O )'nun (H2W03,2H20)'ya dönüştürülmesinde de vardır. Çünkü bu dönüşümün olacağı kuramsal olarak bildirilmekle irlikte Iitaritürde uygulamaya ilişkin bilgi bulunmamaktadır. 69

IX.SUMMARY INVESTIGATION OF THE STRUCTURAL AND OPTICAL PROPERTIES OF THE ELECTROCHROMIC MATERIALS In this the study, the existence of the electrochromisrn (EC) for metal oxides, which are known as transition elements and take place around the middle of periodic table, has been studied. EC has been basically defined as the chromism phenomenon of metal oxides having value levels other than one during the insertion or dislocation of a proton (or an ion of another element) after the ionization of them under the effect of electrical field. EC colouring, which happens as a result of energy differences depending on materials. Among this type materials, WO3 is the one that is studied the most because of its high colour efficiency. Li this study, the WO3 films used are obtained by injecting tungstic acid ( H2W03,2H20), which is obtained from sodium tungstat ( Na2W03, 2H20 ) by means of ion change, on a glass at the temperatuers of 150 °C and 200 °C. It has been verified that the colour efficiency of the EC on films depends on the WO3 con centration of the solution used, the time duration of the spraying on the hot glass surface of this solution and therefore the film thickness.An obvious relation between the optical density which is direct messure of the colour efficiency and the thickness has been obtuined, despite of the problem coming from the existence of the crystal structure of the orgonic substance from the solution at the high amount with respect to WO3. Chromism has been happend on samples under the condition of water with acid and application of 1-1.5 Volts electricity. It has been showed that the chromism from dirty yellow to violet, which started at the beginning, didn't change and stayed constant with increasing voltage after some steadiness. The slipping of maximum values of optical transmittence near 70infrared before clıronıism, estimated spectrophotometrically to the 400-600 nm. wave length interval, on all samples has been explained the happening of this type of chromism. The comparison of the results of the spectrophometric estimations which are similar to the ones obtained from literature using different tecniques of WO3 coating is an importtant conclusion about the originality of the film preparation method. The same originality does exist fot the transformation of the (Na2W03,2H20) to ( H2W03,2H20). Because, although this transformation has been mentioned theoretically, there has been study cited in the literature about the application. 71