L’électrochromisme est la propriété démontrée par certaines espèces chimiques de changer de couleur de manière réversible lors d’une réaction d’oxydo-réduction. Cette réaction est contrôlée par l’application d’une charge électrique. Le changement de couleur provient de la formation de nouvelles bandes d’absorbtion.
Un exemple de matériau électrochromique est le tri-oxyde de tungstène (WO3), qui est la principale espèce chimique utilisée dans la production de vitres électrochromes ou vitres « intelligentes ». On peut utiliser différents cations: Li+, H+, Na+, K+
Dans le cas de Li+, la réaction de coloration dit “cathodique” est la suivante :
WO3 + xLi+ + xe- → LixWO3
« Incolore » BLEU
Certains oxydes sont colorés en absence de cations (Li+ ou H+). Dans ce cas on parle d’une coloration « anodique »
(exemple : IrO2est noir et LixIrO2 est jaune pâle, presque incolore).
Principe
Lorsqu’une tension (de l’ordre de 1 ou 2V) est appliquée entre les conducteurs transparents (en jaune dans le schéma ci-dessous), un champ électrique s’établit et les cations Li+ se déplacent uniformément à travers l’électrolyte (en vert) vers la couche électrochromatique (WO3 sur le schéma) et a lieu alors la réaction d’oxydoréduction qui voit la formation d’un “bronze de tungstène” de couleur bleue foncée.
Le système est réversible, il suffit d’inverser la tension appliquée. La régulation du degré d’obscurité du film peut être manuelle ou automatique (contrôle électronique). A noter que la réaction n’est pas instantanée, il faut tenir compte d’un “temps de commutation”. Le changement de couleur est persistant et il n’y a besoin d’énergie que pour effectuer une modification de couleur.
Perspectives
Le phénomène est connu depuis une trentaine d’année mais le développement d’applications commerciales était bloqué jusqu’à présent par les coût de fabrication exhorbitants (de l’ordre de plusieurs centaines d’euros le m²) et la faible durée de vie des produits (5 ans).
Le développement de films souples semble prometteur pour trois raisons:
- il devient possible d’utiliser le principe du roll-to-roll pour sa fabrication (machines rotatives comme pour les journaux) ce qui réduit considérablement le coût
- la souplesse d’un film permet d’intégrer la technologie dans un grand nombre de produits (masque de ski ou casques, vitres d’habitation ou de véhicule…). A souligner, l’énorme marché que représente ces “vitres intelligentes” dans une perspective d’efficacité énergétique des bâtiments.
- les possibilités de variations de couleurs offrent des possibilités de camouflage (effet caméléon), et voir d’utilisation pour des écrans digitaux de petites tailles.
Les recherches se poursuivent sur l’amélioration du processus de fabrication, sur les sytèmes de commande intelligent et sur les polymères et les électrodes à utiliser (gamme de couleurs, vitesse de changement de couleur).
Quelques acteurs
- L’Institut pour les nouveaux matériaux (INM) à Sarrebruck (Allemagne)
- Certhech (Belgique)
- Saint-Gobain
- Chromogenics (Suède)
Sources
http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectrochromisme
http://www.chromogenics.se/docs/science13.pdf
http://www.enerzine.com/15/8148+enfin-des-fenetres-intelligentes+.html
http://docinsa.insa-lyon.fr/these/2005/assimakopoulou/08_chapitre3.pdf
http://recherche-technologie.wallonie.be/