臺灣博碩士論文加值系統

電致色變材料在近幾年使用相當的廣泛，一般的電致色變材料包括有兩個電極及一層液態、固態或是凝膠狀的電致色變電解液，而電致色變材料可分無機（inorganic）與有機（organic）兩大類，無機材料之優點為有良好的褪色能力及有長時間的著色能力等優點，如：氧化鎳；有機材料之優點為工作壽命較長、工作電壓低，如：heptyl viologen（HV），無論如何，當電源消失時它們都會正常褪色。
為了要使有機電致色變物質在電源關閉狀態保持著色，我們在這個研究建議使用不同的電極替代電致色變元件分子的結構，一個簡單的電致色變物質是與ITO組成一個三明治結構，是以一個電極和不同且平滑的金屬板，HV溶於PC且與ferrocene混合成可以氧化還原反應的物質，電致色變元件的分析是利用循環伏安法分析出電極與電解液在化學反應產生之狀況。
其實驗測試結果為，銅、鋁及S420等金屬板會著色但不褪色，同時，鎳及S304會著色也會褪色。未來的研究將會找出銅、鋁及S420等金屬板會褪色的方法，

Materials used in electrochromic devices (ECDs) have received wide attention in recent years. Normally an ECD comprises two electrodes and one layer of electrochromic electrolyte which is liquid, solid, or in gel state. The electrochromic material is either inorganic or organic. The inorganic materials such as nickel oxide have good weather stability and long duration of coloration after the power is turned off. In contrast, the organic materials such as heptyl viologen (HV) have long working life and low driving voltage. However, they normally lose coloration when the power is off.
In order to make organic materials-based ECDs retained coloration on switching off the power, we propose in this study an approach to the goal by using different electrodes instead of modifying the molecular structures of the electrochromes. A simple ECD was made into a sandwich structure with ITO as one electrode and various polished metal plates as the other. HV dissolved in propylene carbonate (PC) and mixed with ferrocene served as the redox material. The ECD was analyzed by the cyclic voltammogram (CV) for detecting any possible chemical reactions between the electrode and the electrolyte.
Results showed that Cu, Al, and S420 (stainless steel) plates retained their coloration after the power was turned off. Meanwhile, Ni and S304 lost their coloration after the power was off. Further experiments will be conducted to find a way to discolor the Cu, Al, and S420 plates in a reversible way.

目錄
中文摘要……………………………………………………………….…i
英文摘要………………………………………………………………....ii
目錄………………………………………………………………...........iii
圖目錄…………………………………………………………………...vi
表目錄…………………………………………………………………...ix

第一章 序論……………………………………………………..………1
　1.1　前言……………………………………………………………...1
1.2　電致色變之技術簡介…………………………………………...4
1.3　電致色變元件構造…………………………………………......11
　1.4　電致色變材料……………………………………………….....15
　1.5　研究動機……………………………………………………….17
第二章 實驗原理與文獻回顧…………………………………………18
　2.1　循環伏安法（Cyclic Voltammetry, CV）簡介……...…….… 18
　2.2　紫精簡介……………………………………………………… 22
第三章 實驗方法………………………………………………………24
　3.1　實驗藥品……………………………………………………….24
　3.2　實驗儀器……………………………………………………….24
　3.3　實驗方法……………………………………………………….25
　　3.3.1　ITO玻璃的清洗…………………………………………...25
3.3.2　金屬板的表面處理……………………………………......25
　　3.3.3　金屬板的清洗……………………………………………..25
3.3.4　軟板的清洗………………………………………………..26
3.3.5　電致色變溶液的配置……………………………………..26
　　3.3.6 電致色變元件的封裝………………………………...……..26
3.3.7 電化學的性質量測…………………………………….........26
3.4 S304與S420比較………………………………………………..27
第四章 結果與討論……………………………………………….……30
4.1　HV於PC中之氧化還原反應………………………….……...30
4.2 不同金屬板著褪色的情形(未經表面處理)…………….……....32
4.3 不同金屬板著褪色的情形(經表面處理)……………….………33
4.4 不同金屬板著褪色的情形(未經表面處理直接火烤)…….……34
4.5 不同金屬板著褪色的情形(經表面處理再火烤)………….……35
4.6 不同金屬板著褪色的情形(經表面處理先火烤再磨過)…….…36
4.7不同金屬板著褪色的情形(利用研磨拋光機處理)……………..37
4.8不同金屬板著褪色的情形(利用研磨拋光機處理)……………..38
4.9不同金屬板之CV測定………………………………………….39
4.9.1 經表面處理(砂紙研磨)再火烤…………………..….…..….39
4.9.2 先火烤後經表面處理(砂紙研磨)…………………….….....41
4.9.3 以拋光研磨機表面處理……………………………………43
4.10不同金屬板表面處理前後之光學顯微鏡照片………………..48
4.10.1 銅板……………………………………………………......48
4.10.2 鎳板…………………………………………………..........49
4.10.3 鋁板…………………………………………………..........50
4.10.4 鋼板(S 304)…………………………………….….............51
4.10.5 鋼板(S420)…………………..…………………….............52
第五章 結論…………………………………………………..………..53
參考文獻………………………………………………………………..54
圖目錄
圖1-1 應用於建築物之智慧節能窗……………………………………7
圖1-2 SPD-SmartTM Car Windows………………………………………8
圖1-3 SPD-SmartTM Aerospace Windows……………………...………..9
圖1-4 汽車防眩後視鏡………………………………………………..10
圖1-5 典型的電致色變元件裝置圖…………………………………..13
圖1-6 溶液型之變色原理……………………………………………..13
圖1-7 具有電致色變性質氧化物之過度金屬元素…………………..16
圖2-1 循環伏安法(CV)示意圖………………………………………..20
圖2-2 循環伏安法之電位訊號………………………………………..21
圖2-3 線性掃描循環伏安法電位平衡之三電極循環統……………..21
圖2-4 Viologen之結構圖…………………………………………...….23
圖2-5 Violigen的三種氧化還原態…………………………………….23
圖3-1 研磨拋光機……………………………………………………..28
圖3-2 電致色變元件示意圖…………………………………………..28
圖3-3 恆電位電流儀裝置圖…………………………………………..29
圖4-1 0.02 M HV與0.1 M Ferroence溶於P C中之CV圖……...…….31
圖4-2 純PC之CV圖…………………………………………………..31
圖4-3 Cu-ITO之CV圖…………………………………………………39
圖4-4 Ni-ITO之CV圖…………………………………………………39
圖4-5 Al-ITO之CV圖…………………………………………………40
圖4-6 S304-ITO之CV圖………………………………………………40
圖4-7 Cu-ITO之CV圖 ………………………………………………..41
圖4-8 Ni-ITO之CV圖…………………………………………………41
圖4-9 Al-ITO之CV圖…………………………………………………42
圖4-10 S304-ITO之CV圖……………………………………………..42
圖4-11 Cu-ITO之CV圖(0.02 M HV+0.1 M Fe)…………..…………..43
圖4-12 Cu-ITO之CV圖(純PC溶液)………………………..….……..43
圖4-13 Ni-ITO之CV圖(0.02 M HV+0.1 M Fe)……...………………..44
圖4-14 Ni-ITO之CV圖(純PC溶液)………….……………….………44
圖4-15 Al-ITO之CV圖(0.02 M HV+0.1 M Fe)……………...………..45
圖4-16 Al-ITO之CV圖(純PC溶液)…….…………………….………45
圖4-17 S304-ITO之CV圖(0.02 M HV+0.1 M Fe)……...…………….46
圖4-18 S304-ITO之CV圖(純PC溶液)……….…………………….…46
圖4-19 S420-ITO之CV圖(0.02 M HV+0.1 M Fe)……………...…….47
圖4-20 S420-ITO之CV圖(純PC溶液)………….…………………….47
圖4-21Cu表面未經處理之光學顯微鏡照片……………………….....48
圖4-22 Cu表面經拋光研磨機處理之光學顯微鏡照片……...…….....48
圖4-23 Ni表面未經處理之光學顯微鏡照片…………………...……..49
圖4-24 Ni表面經拋光研磨機處理之光學顯微鏡照片……...………..49
圖4-25 Al表面未經處理之光學顯微鏡照片……………………...…..50
圖4-26 Al表面經拋光研磨機處理之光學顯微鏡照片………...……..50
圖4-27鋼板（S 304）表面未經處理之光學顯微鏡照片………..……...51
圖4-28鋼板(S 304）表面經拋光研磨機處理之光學顯微鏡照片….....51
圖4-29鋼板（S 420）表面未經處理之光學顯微鏡照片…………….....52
圖4-30鋼板(S 420）表面經拋光研磨機處理之光學顯微鏡照片…….52

表目錄
表1-1 用於ECD之固態或類固態電解質……………………………14
表1-2 無機電致色變材料著褪色變化之分類………………………..16
表4-1不同金屬板著褪色的情形(未經表面處理)…………………….31
表4-2不同金屬板著褪色的情形(經表面處理) ………………………32
表4-3不同金屬板著褪色的情形(未經表面處理直接火烤)………….33
表4-4不同金屬板著褪色的情形(經表面處理再火烤) ………..……..34
表4-5不同金屬板著褪色的情形(經表面處理先火烤再磨過)……….35
表4-6不同金屬板著褪色的情形(利用拋光研磨機處理)…………….36
表4-7不同金屬板著褪色的情形(利用拋光研磨機處理)…………….37

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