CHẾ TẠO CỬA SỔ THÔNG MINH TỰ ĐIỀU CHỈNH ĐỘ TRUYỀN QUA ÁNH SÁNG TRÊN CƠ SỞ HIỆU ỨNG ĐIỆN SẮC

Tên dự án dự thi CHẾ TẠO CỬA SỔ THÔNG MINH TỰ ĐIỀU CHỈNH ĐỘ TRUYỀN QUA ÁNH SÁNG TRÊN CƠ SỞ HIỆU ỨNG ĐIỆN SẮC Lĩnh vực dự thi VẬT LÍ – KHOA HỌC VẬT LIỆU MỤC LỤC Mục lục Lời cảm ơn Tóm tắt nội dung dự án Tổng quan vấn đề nghiên cứu, lí chọn dự án điểm mới, sáng tạo dự án Quá trình nghiên cứu kết dự án 12 Kết luận 25 Tài liệu tham khảo 26 TÓM TẮT NỘI DUNG DỰ ÁN Với phát triển kinh tế, nhu cầu người ngày cao tỷ lệ thuận với việc tiêu dùng lượng, lượng dùng để chiếu sáng đóng góp phần đáng kể Tại nhiều nơi, đặc biệt văn phịng, cơng xưởng, kể vào ban ngày người ta dùng đèn điện để chiếu sáng Đây lãng phí lớn, cần thay đổi để tiết kiệm lượng, xây dựng nên nhà xanh phù hợp với mơi trường Một tịa nhà, cơng xưởng có mái cửa sổ (sau gọi chung cửa sổ) thay đổi độ suốt để điều chỉnh lượng ánh sáng mặt trời chiếu vào phịng cách tự động cho phịng ln chiếu sáng thích hợp với nhu cầu người phịng đến có chí tưởng tượng Tuy nhiên, qua tìm hiểu nghiên cứu, nhóm tìm thấy nhiều hiệu ứng vật lý có hiệu ứng điện sắc biến tòa như thành thực Hiệu ứng làm thay đổi độ truyền qua cửa kính mà cịn tiêu tốn điện để tạo thay đổi Hiệu ứng điện sắc dựa phương trình điện hóa thuận nghịch, điều khiển điện trường ngồi Nếu phản ứng thúc đẩy theo chiều thuận độ suốt vật liệu tăng ngược lại Chúng ta không cần tiêu tốn lượng để giữ nguyên độ suốt mà tiêu tốn lượng cần điều chỉnh Hình 1: Mơ hình cấu tạo kính điện sắc Trong dự án nhóm tiến hành nghiên cứu, thử nghiệm sau:    Nghiên cứu trình lắng đọng von-fram oxit lên bề mặt thủy tinh điện cực suốt ITO phương pháp bốc bay chân không, khảo sát kết tinh, hình thái bề mặt Và tính chất điện sắc màng mỏng tạo  Ghép thành phần lại tạo thành kính điện sắc cấu trúc Hình để tạo kính thơng minh hoàn chỉnh Thử nghiệm thay đổi mầu sắc kính    Xây dựng mơ hình nhà sử dụng kính điện sắc chế tạo.  Viết phần mềm để điều khiển trình điện sắc tự động. TỔNG QUAN VỀ VẪN ĐỀ NGHIÊN CỨU, LÍ DO CHỌN DỰ ÁN VÀ ĐIỂM MỚI, SÁNG TẠO CỦA DỰ ÁN Trong mục này, chúng tơi trình bầy số tính chất điển hình WO3 liên quan đến nội dung nghiên cứu tình hình nghiên cứu vật liệu để có nhìn thổng quan thực trạng triển vọng nghiên cứu 5.1 TỔNG QUAN VÈ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 5.1.1 MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA WO3 WO3 oxit kim loại chuyển tiếp Vonfram thuộc phân nhóm B, nhóm bán dẫn loại n có độ rộng vùng cấm cỡ 3,1eV Ở điều kiện thường, WO3 dạng bột (hoặc viên) màu vàng nhạt ( hình 2) WO3 có nhiệt độ nóng chảy cao, cứng, khó ép khó nghiền Khối lượng phân tử: 231,84g/mol, khối lượng riêng: 0 0 7,16 g/cm , Điểm nóng chảy: 1.473 C ( 2.683 F), Điểm sôi 1.700 C ( 3.090 F), không tan nước, tan HF, vật liệu bền cho ứng dụng Hình 2: Bột WO3 5.1.2 MỘT SỐ ĐẬC TÍNH VỀ CẤU TRÚC VÀ HỢP THỨC CỦA OXIT VONFRAM a Cấu trúc WO3 có cấu trúc perovskit [1] Trong tinh thể WO3, vonfram kết hợp với oxy dạng hợp thức cao với hóa trị WO3 hình thành sở ion W tâm kết hợp với ion oxy đỉnh tạo thành khối bát diện Với tinh thể lý tưởng, độ dài liên kết W=O khơng đổi, góc liên kết W-O-W 180 [1, 2] Thực tế màng WO3 có xu hướng hình thành pha bất hợp thức, tức màng tồn vị trí khuyết oxy biểu diễn dạng WO3-y (y hệ số khuyết oxy) Do hợp thức mang cấu trúc bát diện chung cạnh WO2 [1, 2] (A) (B) Hình 3: A) cấu trúc WO3 B) WO2 Sự xếp dẫn đến thay đổi góc liên kết độ dài liên kết Vì tinh thể xuất sai hỏng hình thành kênh ngầm với thiết diện lục + + giác hay ngũ giác, tạo khoảng trống cho ion kích thước nhỏ (Na ,Li …) xâm nhập bắt giữ màng dẫn đến hiệu ứng điện sắc [1, 2] Pha Dạng cấu trúc tinh thể Nhiệt độ ( C) -WO3 Tứ phương(Tetragonal) 680-740 -WO3 Trực thoi( Orthorhombic) 320- 480 -WO3 Đơn tà( Monoclinic) 17 – 200 -WO3 Tam tà( Triclinic) -40 – 17 ε-WO3 Đơn tà( Monoclinic) < -40 Bảng 1: Một số pha cấu trúc W03[2] Vật liệu khối WO3 có dạng cấu trúc tinh thể phức tạp, cấu trúc phụ thuộc nhiều vào quy trình chế tạo nhiệt độ ủ minh họa bảng b Một số dạng hợp thức oxit Vonfram Các hợp thức khác Vonfram hình thành có xu hướng tuân theo trật tự chuỗi : WmO3m-1 WmO3m-2 (m=1,2,3…) ngoại trừ pha: W18O49 W40O116 Khi đó, vật liệu WO3 thay đổi màu từ xanh da trời đến nâu xám Glemser Sauer khảo sát thay đổi màu theo tỉ lệ nguyên tử Oxy Vonfram, kết thể hình [3]: Hình 4: Thang màu tỉ lệ O/W Đối với vật liệu màng, thay đổi màu không dễ thay đổi vật liệu khối độ dày màng nhỏ dẫn đến khả hấp thụ quang nhỏ Màng WOx chế tạo phương pháp phún xạ hợp thức màng x < 2,5 , màng có ánh kim phản xạ gần kim loại, x > 2,6 màng cho ánh sáng truyền qua tốt, hợp thức 2,5 < x