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Mestrado - Anderson Emanuel Ximim Gavim

por admin publicado 06/07/2018 10h19, última modificação 06/06/2019 11h23
Defesa Pública de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Física e Astronomia
Quando
19/02/2018
de 13h30 até 16h30
(America/Sao_Paulo / UTC-300)
Onde
Curitiba, sede Centro, C-301
Pessoa de contato
Participantes
Profa. Andreia Gerniski Macedo, Dra. Orientadora - UTFPR
Prof. Jeferson Ferreira de Deus Dr. Co-orientador - UTFPR
Banca examinadora:
Profa. Andreia Gerniski Macedo Presidente, Dra. - UTFPR
Prof. Edival de Moraes, Dr. - PUC-PR
Prof. Emilson Viana Junior, Dr. - UTFPR
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Dispositivos eletrocrômicos flexíveis de PEDOT:PSS: deposição por rolos e influência da distribuição do eletrólito.

Resumo: Poli(3,4-etilenodioxitiofeno) dopado com poli(estirenosulfonado), denotado como PEDOT:PSS, é um material comumente usado na eletrônica orgânica, por exemplo, como material balanceador de carga em dispositivos eletrocrômicos. Neste trabalho o PEDOT:PSS foi processado em filmes finos pela técnica de rolo-para-rolo sobre substratos flexíveis. Aumento da molhabilidade da solução aquosa de PEDOT:PSS sobre substratos plásticos foi obtido aplicando um pré-tratamento com álcool isopropílico (iPrOH) e adicionando pequenas quantidades deste álcool na solução de PEDOT:PSS, o aumento da molhabilidade foi comprovado via medidas de ângulo de contato. Além de permitir o processamento de filmes uniformes em grandes áreas, este procedimento também resultou em filmes de PEDOT:PSS com maior condutividade, este aumento é atribuido do efeito do alcool que remove a camada externa isolante composta majoritariamente de PSS deixando o PEDOT condutor mais exposto e/ou muda a conformação das cadeias de PEDOT:PSS que inicialmente estão aglomeradas passando para uma conformação mais plana. Os filmes de PEDOT:PSS processados por rolos foram testados em dispositivos eletrocrômicos tendo o PEO como matriz condutora iônica e LiClO4 como eletrólito. Os dispositivos foram selados por laminacão em ar. O contraste de cor entre os estados oxidado (azul claro) e reduzido (azul escuro) do PEDOT:PSS foi monitorado por medidas de transmitância UV-VIS. O uso do iPrOH resultou em dispositivos eletrocrômicos com eficiência de coloração de 377 C-1Cm2 após 0.3 s do acionamento. Adionalmente, para propósitos de comparação, dois dispositivos eletrocrômicos baseados em PEDOT:PSS foram preparados por rolos, estes dispositvos foram construidos com a geometria convencional de camadas ou usando o PEO:LiClO4 misturado com o PEDOT:PSS na mesma camada. Análises das propriedades levaram a conclusão de que a presença de canais de percolação do PEDOT:PSS dentro da matriz de PEO:LiClO4 resultaram na melhora da performance do dispositivo conforme demonstrado por espectroscopia de impendância e os respectivos circuitos Randles equivalentes. Nos dispositivos de mistura a eficiência de coloração atinge 834 C-1cm2 após 1.5 s de acionamento do dispositivo, enquanto o dispositivo de camada correspondente apresenta eficiência de coloração de 472 C-1cm2 no mesmo intervalo de tempo.

Palavras-chave: rolos, polímeros, conjugados, eletrocromismo

Pedot: pss based flexible electrochromic devices: R2R processing and the influence of electrolyte distribution

Abstract: Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) doped with poly(styrene sulfonic acid) denoted as PEDOT:PSS, a common material used as electrode in organic electronics as charge balancing layer in electrochromic devices, was processed in thin film by roll-to-roll technique onto flexible substrate. Improved wettability was achieved when the ITO/PET substrate received a pre-treatment with isopropyl alcohol (iPrOH) and small amount of this alcohol was mixed with the PEDOT:PSS, as demonstrated by the reduction of contact angle. Besides allowing the preparation of uniform films in larger areas, this procedure also resulted in PEDOT:PSS films with increased conductivity, this arises from the effect of the alcohol that spreads out the isolating PSS moietes from the surface of conducting PEDOT moieties and/or change the PEDOT chain conformation, resulting in increased conductivity. These roll-to-roll processed PEDOT:PSS films were tested in electrochromic devices having a polymer:solid electrolyte composite based on poly(ethylene oxide) and lithium perchlorate. This device was sealed by lamination procedure in air. Contrast between oxidized (light blue) and reduced (dark blue) state of PEDOT:PSS was monitored by UV–Vis transmittance. The use of iPrOH as additive resulted in improved electrochromic response with coloration efficiency of 377 C-1 cm2 after 0.3 s of switch time. Additionaly, for comparison purposes, two flexible electrochromic devices based on PEDOT:PSS were prepared by roll-to-roll method, these devices were built with the conventional layered geometry or using PEO:LiClO4 and charge balancing material mixed at the same layer. Analysis of the properties leads to the conclusion that the presence of the percolation channels of PEDOT:PSS inside the PEO:LiClO4 results in the performance improvement as monitored by impedance spectroscopy and the respective Randles equivalent circuits. From mixed electrochromic layer, coloration efficiency increases up to 834 C-1cm2 after 1.5 s of switch time, while the corresponding layered device showed coloration efficiency of 472 C-1cm2 at the same time interval.

Keywords: rols, polymers, conjugated, electrochromic.

Lista de publicações:

G. H. Santos, A. E, X. Gavim, R. F. Siva, P. C. Rodrigues, R. C. Kamikawachi, J. F. de Deus, A. G. Macedo Roll-to-roll processed PEDOT:PSS thin films: application in flexible electrochromic devices. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 27, 1-8 (2016). 

A. E, X. Gavim, G. H. Santos, Edgar H. de Souza, P. C. Rodrigues, J. B. Floriano, R. C. Kamikawachi, J. F. de Deus, A. G. Macedo, Influence of electrolyte distribution in PEDOT:PSS based flexible electrochromic devices. Chemical Physics Letters, 689, 212-216 (2017). 

Patente: 
Método para produção de dispositivos eletrocrômicos flexíveis de alta eficiência de coloração, em processo de preparação (em preparação). 

Resumo publicado em Congresso: 
A. E, X. Gavim, G. H. Santos, Edgar H. de Souza, P. C. Rodrigues, J. B. Floriano, R. C. Kamikawachi, J. F. de Deus, A. G. Macedo, Influence of electrolyte distribution in PEDOT:PSS based flexible electrochromic devices. In: XVI Brazilian MRS Meeting, 2017, Gramado. XVI Brazilian MRS. Gramado: Faurgs, 2017.