Projekti / Programi
Kondenzirane ionske tekočine in njihova uporaba v elektrokrovnih sklopih
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.03.00 |
Tehnika |
Energetika |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T140 |
Tehnološke vede |
Energijske raziskave |
| T150 |
Tehnološke vede |
Tehnologija materialov |
ionske tekočine, elektroliti, silseskvioksanes, elektrokromni sklopi, sol-gel sinteze
Raziskovalci (6)
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
0104 |
Kemijski inštitut |
Ljubljana |
5051592000 |
21.102 |
Povzetek
Tema predlaganega projekta je priprava elektrolitov, kondenziranih ionskih tekočin na osnovi poliedričnih oligomernih silseskvioksanov (POSS), in njihova uporaba v elektrokromnih (EC) sklopih. Izvedba projekta je osnovana na sintezi derivatov imidazola s sol-gel funkcionalnostjo. Na ta način lahko sol-gel skupine sodelujejo v reakcijah kondenzacije, ki jih bomo sprožili z reakcijami hidrolize (kislina, baza) ali solvolize (močne organske kisline). Produkti kondenzacijskih reakcij bodo ciklični in linearni siloksani, odprte kocke silseskvioksanov, pri bolj popolni kondenzaciji pa nastanejo lestvičasti POSS in POSS v obliki kock. Predlagani projekt ponuja možnost raziskave imidazolijevih ionskih tekočin v kondenziranem, t.j. (kvazi)-trdnem stanju. Nezadržni prodor elektrolitov iz ionskih tekočin v zadnjih letih (kljub njihovi zanemarljivi hlapnosti) vpliva tudi na raziskovanje možnosti za njihovo utrjevanje. Funkcionalizacija imidazolijevega obroča s preprostimi sol-gel alkoksi skupinami je nov pristop, ki smo ga nedavno vpeljali v našem laboratoriju.
Poglavitni namen tega projekta je uporaba sintetiziranih kondenziranih ionskih tekočin na osnovi POSS v EC sklopih z anorganskimi tankimi plastmi ali prevodnim polimernim elektrolitom (PEDOT,…). Z ustrezno kombinacijo materialov bomo poskusili doseči hitre čase preklapljanja med obarvanim in razbarvanim stanjem, optično modulacijo do 60 % in dolgotrajno elektrokemijsko stabilnost. Zaradi naraščajočih cen nafte in tendencah po varčevanju energije, predstavljajo EC sklopi komercialno perspektivno področje (pametna okna, sončne strehe, čelade, vzvratna avtomobilska ogledala).
Pomen za razvoj znanosti
Ta projekt je pomemben s stališča sintez novih elektrolitov, kondenziranih ionskih tekočin na osnovi silseskvioksanov. Ti elektroliti združujejo odlične lastnosti ionskih tekočin in lastnosti sol-gel kondenzacijskih procesov. V literaturi so opisane različne možnosti za utrjevanje ionskih tekočin, na primer dodajanje gelatorjev z majhno molekulsko maso, dodajanje trdnih delcev (nanodelci SiO2, koloidni TiO2, ogljikove nanocevke), pa tudi ujemanje ionskih tekočin v različne polimerne, tudi sol-gel mreže, ki pa so bile pripravljene z dodajanjem preprostih alkiltrialkoksisilanskih prekurzorjev ionskim tekočinam. Pri pristopu, uporabljenem v tem projektu, so alkoksi skupine neposredno vezane na imidazolijev obroč in lahko sodelujejo v sol-gel procesih hidrolize (solvolize) in kondenzacije. Končni produkti so kondenzirane ionske tekočine na osnovi silseskvioksanov. Vpeljava drugih anionov (poleg I-) je odprla možnosti za pripravo litiiranih elektrolitov, ki so uporabni tudi za elektrokromne (EC) celice z optično aktivno elektrokromno plastjo prevodnega polimera poli(3,4-etilendioksitiofena) (PEDOT) ali WO3. Kot nasprotne elektrode smo pripravili različne tanke plasti pri nizkih temperaturah, primernih tudi za nanos teh plasti na ITO-plastične substrate. Alkoksi-funkcionalizirane ionske tekočine so odprle številne možnosti za osnovne strukturne in elektrokemijske študije, študije mehanizmov hidrolize, solvolize in kondenzacije, mehanizmov prevodnosti in študija stabilnosti elektrolitov. Projekt je znanstveno relevanten tudi po svoji sintezni plati, saj so prekurzorji za sinteze elektrolitov novi in komercialno niso dosegljivi.
Pomen za razvoj Slovenije
Alkoksi-funkcionalizirane ionske tekočine omogočajo pripravo elektrolitov za različne elektrokemijske celice, na primer fotoelektrokemijske celice Grätzlovega tipa in elektrokromne (EC) sklope. Prav raziskave teh spojin so nam omogočile naše sodelovanje v EU projektu Innoshade z naslovom »Innovative Switchable Shading Appliances based on Nano-materials and Hybrid Electrochromic Device Configurations”, (1. 9. 2008 – 31. 8. 2012), št. pogodbe 200431. Ta EU projekt obravnava razvoj inovativnih tehnologij za izdelavo preklopnih svetlobno prepustnih naprav in ga vodi Fraunhofer Institut Silicatforschung iz Würzburga. Cilj Innoshade projekta je študij nanotehnoloških procesov od laboratorijske skale do pilotnih linij in možnosti aplikacije elektrokromnih (EC) sklopov pri različnih končnih uporabnikih. Eden od njih je tudi Gorenje, d.d. (partner v Innoshade projektu), ki želi EC sklope umestiti v gospodinjske aparate (hladilnik, hladilna vinoteka). Priprava EC oken lahko namreč močno vpliva na nižji vnos toplotne energije, saj lahko v hladilnik pogledamo preko EC okenca in si izberemo željeno hrano, medtem ko ostanejo vrata hladilnika zaprta.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2008,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2008,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
