Вплив змінних температурних навантажень на характеристики електрохромних композитних плівок Ni(OH)2-ПВС

Автор(и)

  • Valerii Kotok Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005 В’ятський державний університет вул. Московська, 36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000, Україна https://orcid.org/0000-0001-8879-7189
  • Vadym Kovalenko Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005 В’ятський державний університет вул. Московська, 36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000, Україна https://orcid.org/0000-0002-8012-6732
  • Inna Anataichuk Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005, Україна https://orcid.org/0000-0001-5264-1262
  • Artem Mochalov В’ятський державний університет вул. Московська, 36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000, Російська Федерація https://orcid.org/0000-0002-8821-389X
  • Natalia Makarchenko Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005, Україна https://orcid.org/0000-0002-0676-1148
  • Rovil Nafeev Державний Університет Телекомунікацій вул. Солом’янська, 7, м. Київ, Україна, 03110, Україна https://orcid.org/0000-0003-2721-9718
  • Volodymyr Verbitskiy Національний педагогічний університет імені М. П. Драгоманова вул. Пирогова, 9, м. Київ, Україна, 01601 Національний еколого-натуралістичний центр учнівської молоді вул. Вишгородська, 19, м. Київ, Україна, 04074, Україна https://orcid.org/0000-0001-7045-8293

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.220302

Ключові слова:

електрохромний пристрій, електрохімічне осадження, гідроксид нікелю, темплат, полівініловий спирт, температурні випробування

Анотація

Електрохромне покриття – основа «розумних» вікон із змінними оптичними характеристиками. Проте не дивлячись на очевидні переваги при використанні «розумних» вікон в будівництві їх вартість висока.

Розглядані покриття отримані катодним темплатним методом, які більш економічні у виробництві. Представлені дослідження присвячені випробуванням при циклічних температурних навантаженнях – багаторазових охолодження і нагрівах. У статті показано вплив середовища і способу підведення (відведення) тепла до електрохромного електроду на основі композитного покриття Ni(OH)2-ПВС, а також вплив підготовки поверхні перед її нанесенням.

Як середовище, в якій здійснювали циклічні температурні навантаження, використовували повітря або робочий електроліт – 0,1 М КОН. В якості попередньої підготовки прозорої електропровідної основи використовували електрохімічне травлення частини шару електропровідного прозорого покриття оксиду олова допованого фтором у розчині 1 М HCl.

Результатом серії експериментів стало виявлення сильного впливу температурних циклічних навантажень на кінцеві характеристики електрохромних плівок. Електрохромна плівка на зразку, який піддавали циклічним перепадів температур на повітрі і основі без травлення, практично повністю втратила електрохромні характеристики і адгезію. Зразок, який піддавали температурним навантаженням в розчині лугу, втратив рівномірність при фарбуванні.

З іншого боку, обидві плівки, які були отримані на травлених основах, показали в загальному випадку кращі характеристики, ніж зразки, осаджені без травлення, що піддавались температурним навантаженням на повітрі і в лузі. При цьому зразок, що був отриманий на основі з передобробкою травленням і піддавався температурному циклируванню в лузі за характеристиками був навіть дещо краще, ніж еталонний зразок

Біографії авторів

Valerii Kotok, Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005 В’ятський державний університет вул. Московська, 36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра процесів і апаратів, та загальної хімічної технології

Старший науковий співробітник

Центр компетенцій «Екологічні технології та системи»

Vadym Kovalenko, Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005 В’ятський державний університет вул. Московська, 36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра аналітичної хімії та хімічної технології харчових добавок і косметичних засобів

Старший науковий співробітник

Центр компетенцій «Екологічні технології та системи»

Inna Anataichuk, Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005

Старший викладач

Відділ міжнародного співробітництва

Artem Mochalov, В’ятський державний університет вул. Московська, 36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000

Спеціаліст

Відділ аспірантури, докторантури та НДРС

Natalia Makarchenko, Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технології неорганічних речовин і екології

Rovil Nafeev, Державний Університет Телекомунікацій вул. Солом’янська, 7, м. Київ, Україна, 03110

Кандидат фізико-математичних наук, старший викладач

Кафедра фізики

Volodymyr Verbitskiy, Національний педагогічний університет імені М. П. Драгоманова вул. Пирогова, 9, м. Київ, Україна, 01601 Національний еколого-натуралістичний центр учнівської молоді вул. Вишгородська, 19, м. Київ, Україна, 04074

Доктор педагогічних наук, професор

Кафедра медичних, біологічних та валеологічних основ захисту життя та здоров’я

Директор

Посилання

  1. Deb, S. K. (1969). A Novel Electrophotographic System. Applied Optics, 8 (S1), 192. doi: https://doi.org/10.1364/ao.8.s1.000192
  2. Electronically Dimming Glass From Boeing's Dreamliner Is Headed For Your Next Car. Available at: https://www.motortrend.com/news/electrochromic-glass-gentex-boeing-dreamliner-future-tech/
  3. Djaoued, Y., Balaji, S., Brüning, R. (2012). Electrochromic Devices Based on Porous Tungsten Oxide Thin Films. Journal of Nanomaterials, 2012, 1–9. doi: https://doi.org/10.1155/2012/674168
  4. Jittiarporn, P., Badilescu, S., Al Sawafta, M. N., Sikong, L., Truong, V.-V. (2017). Electrochromic properties of sol–gel prepared hybrid transition metal oxides – A short review. Journal of Science: Advanced Materials and Devices, 2 (3), 286–300. doi: https://doi.org/10.1016/j.jsamd.2017.08.005
  5. Neiva, E. G. C., Oliveira, M. M., Bergamini, M. F., Marcolino, L. H., Zarbin, A. J. G. (2016). One material, multiple functions: graphene/Ni(OH)2 thin films applied in batteries, electrochromism and sensors. Scientific Reports, 6 (1). doi: https://doi.org/10.1038/srep33806
  6. Park, S.-I., Quan, Y.-J., Kim, S.-H., Kim, H., Kim, S., Chun, D.-M. et. al. (2016). A review on fabrication processes for electrochromic devices. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology, 3 (4), 397–421. doi: https://doi.org/10.1007/s40684-016-0049-8
  7. Kotok, V. A., Kovalenko, V. L., Kovalenko, P. V., Solovov, V. A., Deabate, S., Mehdi, A. et. al. (2017). Advanced electrochromic Ni(OH)2/PVA films formed by electrochemical template synthesis. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 12 (13), 3962–3977.
  8. Smart Windows: Energy Efficiency with a View (2010). Available at: https://www.nrel.gov/news/features/2010/1555.html
  9. Kotok, V. A., Kovalenko, V. L., Zima, A. S., Kirillova, E. A. Burkov, A. A., Kobylinska, N. G. et. al. (2019). Optimization of electrolyte composition for the cathodic template deposition of Ni(OH)2-based electrochromic films on FTO glass. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 14 (2), 344–353.
  10. Kotok, V. A., Kovalenko, V. L. (2019). Non-Metallic Films Electroplating on the Low-Conductivity Substrates: The Conscious Selection of Conditions Using Ni(OH)2 Deposition as an Example. Journal of The Electrochemical Society, 166 (10), D395–D408. doi: https://doi.org/10.1149/2.0561910jes
  11. Kotok, V. A., Malyshev, V. V., Solovov, V. A., Kovalenko, V. L. (2017). Soft Electrochemical Etching of FTO-Coated Glass for Use in Ni(OH)2-Based Electrochromic Devices. ECS Journal of Solid State Science and Technology, 6 (12), P772–P777. doi: https://doi.org/10.1149/2.0071712jss
  12. Kotok, V., Kovalenko, V. (2020). A study of the increased temperature influence on the electrochromic and electrochemical characteristics of Ni(OH)2-PVA composite films. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (6 (105)), 6–12. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.205352
  13. Kristýna, Š., Štěpán, H., Eliška, O., Miloš, P., Hakan, F. (2020). Effect of artificial weathering and temperature cycling on the adhesion strength of waterborne acrylate coating systems used for wooden windows. Journal of Green Building, 15 (1), 1–14. doi: https://doi.org/10.3992/1943-4618.15.1.1
  14. Ajibola, O. O. (2016). Evaluation of Electroless-Nickel Plated Polypropylene under Thermal Cycling and Mechanical Tests. Tribology in Industry, 38 (3), 412–424.
  15. Okazaki, M., Yamagishi, S., Yamazaki, Y., Ogawa, K., Waki, H., Arai, M. (2013). Adhesion strength of ceramic top coat in thermal barrier coatings subjected to thermal cycles: Effects of thermal cycle testing method and environment. International Journal of Fatigue, 53, 33–39. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2012.02.014
  16. Maurel, V., Guipont, V., Theveneau, M., Marchand, B., Coudon, F. (2019). Thermal cycling damage monitoring of thermal barrier coating assisted with LASAT (LAser Shock Adhesion Test). Surface and Coatings Technology, 380, 125048. doi: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.125048
  17. Kwon, W.-S., Yim, M.-J., Paik, K.-W., Ham, S.-J., Lee, S.-B. (2005). Thermal Cycling Reliability and Delamination of Anisotropic Conductive Adhesives Flip Chip on Organic Substrates With Emphasis on the Thermal Deformation. Journal of Electronic Packaging, 127 (2), 86–90. doi: https://doi.org/10.1115/1.1846062
  18. Dadaniya, A., Datla, N. V. (2020). Degradation prediction of encapsulant-glass adhesion in the photovoltaic module under outdoor and accelerated exposures. Solar Energy, 208, 419–429. doi: https://doi.org/10.1016/j.solener.2020.08.016
  19. Sonawane, D., Ramamurthy, P. C., Kumar, P. (2020). Mechanical Reliability of Photovoltaic Cells under Cyclic Thermal Loading. Journal of Electronic Materials, 49 (1), 59–71. doi: https://doi.org/10.1007/s11664-019-07618-4
  20. Kotok, V., Kovalenko, V., Malyshev, V. (2017). Comparison of oxygen evolution parameters on different types of nickel hydroxide. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (12 (89)), 12–19. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.109770
  21. Kotok, V., Kovalenko, V. (2017). Optimization of nickel hydroxide electrode of the hybrid supercapacitor. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (6 (85)), 4–9. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.90810
  22. Kotok, V., Kovalenko, V. (2018). Definition of the aging process parameters for nickel hydroxide in the alkaline medium. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (12 (92)), 54–60. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.127764
  23. Hall, D. S., Lockwood, D. J., Bock, C., MacDougall, B. R. (2015). Nickel hydroxides and related materials: a review of their structures, synthesis and properties. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 471 (2174), 20140792. doi: https://doi.org/10.1098/rspa.2014.0792
  24. Rajamathi, M., Subbanna, G. N., Kamath, P. V. (1997). On the existence of a nickel hydroxide phase which is neither α nor β. Journal of Materials Chemistry, 7 (11), 2293–2296. doi: https://doi.org/10.1039/a700390k
  25. Jayashree, R. S., Kamath, P. V. (1999). Factors governing the electrochemical synthesis of α-nickel (II) hydroxide. Journal of Applied Electrochemistry, 29 (4), 449–454. doi: https://doi.org/10.1023/A:1003493711239
  26. Elbaz, Y., Furman, D., Caspary Toroker, M. (2018). Hydrogen transfer through different crystal phases of nickel oxy/hydroxide. Physical Chemistry Chemical Physics, 20 (39), 25169–25178. doi: https://doi.org/10.1039/c8cp01930d
  27. Van der Ven, A., Morgan, D., Meng, Y. S., Ceder, G. (2006). Phase Stability of Nickel Hydroxides and Oxyhydroxides. Journal of The Electrochemical Society, 153 (2), A210. doi: https://doi.org/10.1149/1.2138572
  28. Thimmasandra Narayan, R. (2015). Effect of Crystallinity of β- and βbc-Nickel Hydroxide Samples on Chemical Cycling. Indian Journal of Materials Science, 2015, 1–7. doi: https://doi.org/10.1155/2015/820193

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-12-31

Як цитувати

Kotok, V., Kovalenko, V., Anataichuk, I., Mochalov, A., Makarchenko, N., Nafeev, R., & Verbitskiy, V. (2020). Вплив змінних температурних навантажень на характеристики електрохромних композитних плівок Ni(OH)2-ПВС. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(5 (108), 6–14. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.220302

Номер

Том 6 № 5 (108) (2020): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Valerii Kotok, Vadym Kovalenko, Inna Anataichuk, Artem Mochalov, Natalia Makarchenko, Rovil Nafeev, Volodymyr Verbitskiy

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.