Coloración catódica rápida en polímeros electrocrómicos procesables en solución de microporosidad intrínseca

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Química de los polímeros

Sus antecedentes:

• Los polímeros electrocrómicos convencionales priorizan la planaridad por la conductividad, lo que dificulta el transporte de iones y ralentiza las velocidades de conmutación.
• La movilidad reducida de la cadena de polímero y el espacio vacío en los diseños tradicionales limitan la penetración de iones electrolitos, lo que afecta el rendimiento del dispositivo.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar polímeros de microporosidad intrínseca procesables en solución (PIM) para la conmutación electroquímica rápida.
• Investigar el impacto del diseño de polímeros no planos, que incorporan unidades de espirobisindano, en el rendimiento electrocrómico.
• Para lograr tiempos de conmutación rápidos y alto contraste óptico en dispositivos de estado sólido.

Principales métodos:

• Síntesis de cuatro polímeros de tipo n con cromóforos y unidades de espirobisindano distintas.
• Fabricación de dispositivos electroquímicos de estado sólido de dos terminales con un electrolito de gel.
• Caracterización de las propiedades del polímero utilizando isotermas de sorción de CO2 y espectroscopia de impedancia electroquímica.
• Evaluación del rendimiento electrocrómico, incluido el contraste óptico, el tiempo de conmutación y la eficiencia de coloración.

Principales resultados:

• Se consigue una conmutación electroquímica rápida con un tiempo de conmutación de 1 segundo (t95) y un contraste óptico >90% (ΔT %).
• Polímeros demostrados con grandes superficies accesibles (> 250 m2 g-1), que facilitan el transporte rápido de iones.
• Se obtienen altas eficiencias de coloración (CE) de hasta 450 cm2 C-1 con una excelente estabilidad (> 95% de retención durante 200 ciclos).
• Se mostraron 12 perfiles ópticos distintos de los cuatro polímeros, cada uno con dos estados reducidos accesibles.

Conclusiones:

• El diseño del polímero no plano que incorpora unidades de espirobisindano permite la porosidad y la actividad electroquímica simultáneas.
• Las velocidades de conmutación rápidas en dispositivos electrocrómicos son alcanzables a través de un mejor transporte de iones facilitado por la porosidad del polímero.
• Estos hallazgos ofrecen nuevos principios de diseño para conductores iónicos electrónicos orgánicos mixtos para aplicaciones electrocrómicas avanzadas.