Комментарий к предложению новой революционной технологии электрохромизма.

В ретроспективном плане нами был открыт электрохромный эффект в пленках пентаоксида ниобия и сделано предложение по его использованию в качестве модулятора света (например, в виде дисплеев) в патентах, выданных патентными ведомствами ведущих западных стран и опережающих патенты Деба, считающегося «отцом» электрохромизма (см. сайт NREL).
Наши патенты отличаются от концепций Деба категорическим отказом от использования в качестве модулятора света пленок WO3 по следующим соображениям. В любом справочнике или учебнике по химии можно найти свидетельства метастабильности состояния триоксида вольфрама, который растворяется даже в воде и подвержен гидратации до желеобразного состояния. Кроме того, существует специфическая особенность поведения WO3 в электрохромном процессе. При знакопеременном циклировании в триоксиде вольфрама происходят фазовые превращения с изменением симметрии (для аморфного состояния на уровне ближнего порядка), а это по мере циклирования ведет к увеличению энтропии, т.е. необратимости процесса.
Все это привело к тому, что на протяжении десятилетий на западе не удалось создать работоспособный, коммерчески успешный образец электрохромного дисплея или регулируемого оконного светофильтра – electrochromic smart window.
Отдавая себе отчет о непреодолимых недостатках WO3, нами в отличие от Деба и его последователей выбрана принципиально другая материаловедческая концепция, в основе которой лежит использование для реализации электрохромного принципа модуляции света пленок пентаоксида ниобия. Nb2O5 , как и Ta2O5 отличается чрезвычайно высокой химической стойкостью, сравнимой с платиной – растворяется только в плавиковой кислоте, не гидратизируется, что делает беспроблемным его контакт с электролитами, при циклировании фазовые превращения происходят только в одной зоне гомогенности, что не приводит к деградации электрохромных свойств. Важным отличием является то, что окрашивание пленок Nb2O5 происходит в шкале серого (от прозрачного до черного), а не синего, как у WO3. Это является следствием того, что поглощение квантов света происходит по механизму Друде, который обеспечивает также гораздо более интенсивное плазменное отражение инфракрасной составляющей.
Однако, со времени выдачи патента Дебу и по настоящее время пленки Nb2O5 не стали предметом применения и даже исследования их электрохромных свойств. Объясняется это тем, что в пленках Nb2O5 полученных теми же технологическими способами, что и пленки WO3 – вакуумная конденсация любой разновидности, анодирование, электрофорез и др., электрохромный эффект проявляется крайне незначительно в отличие от WO3, где он всегда достаточно интенсивен.
Нами была принята принципиально новая материаловедческая (с точки зрения электрохромизма) концепция. Анализ и исследования показали, что причиной низкой электрохромной эффективности пленок Nb2O5 являются кинетические затруднения термодинамического характера. Это обстоятельство отражено в прилагаемой ниже статье, где на основе этих представлений смоделирован процесс инициирования интенсивного электрохромного эффекта на примере получения их путем анодирования.
Успех этой модели указывает на путь инициирования интенсивного электрохромного эффекта при других технологических способах получения пленок, в том числе и вакуумной конденсацией.