전기변색소자 예비보고서

소개글

전기도금과 전기도금, 인터칼레이션, 디인터칼레이션, 순환 전압 전류법 설명
일렉트로크로미즘과 전기변색소자

목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 실험 이론

본문내용

1. 실험 제목 : 전기변색소자 (electrochromic) 물질 합성 및 색 변화 관찰

2. 실험 목적
전기증착법 (electrodeposition)을 통하여 기판 (ITO glass) 위에 산화텅스텐 (WO3) 박막을 합성하고, 순환전압전류법 (Cyclic Voltammetry)을 통하여 합성된 박막의 전기적 특성을 파악하여 전기변색소자 장치 (electrochromic device)의 원리를 이해한다.

3. 실험 이론
① Electroplation (전기도금) or Electrodeposition (전기증착)이란?

- 전기도금

외부로부터 전기에너지를 공급받아 물리적 또는 화학적 변화를 일으키는 것을 전기분해(electrolysis)라 하고 전극에서 일어나는 화학반응을 전극반응이라 한다. 전기분해시의 전해조는 양극과 음극인 두 전극(electrode)과 이 두 전극 사이에 존재하는 전해질로 구성되어 있다. 전극과 전해액의 계면에서는 전극 내의 전자와 전해액 중의 이온과의 사이에서 전하의 주고받는 반응, 전하이동반응(Charge Transfer Reaction)이 진행된다. 기계적 강도나 전도성이 필요할 때 도금을 할 수 있는데, 대체로 금속 이온이나 착이온이 있는 수용액에 물체를 넣고 직류 전원의 (-)극에 연결하면 물체에 도금이 시작된다. 용액 중에 녹아있는 금속 이온이 환원되어 석출되므로, 금속 이온의 농도를 유지해주기 위하여 같은 금속으로 된 (+)전극을 써서 전기분해가 일어나는 만큼 금속이 녹아 들어가게 된다. 그러나 크롬을 입힐 때 크롬 전극을 (+)전극으로 사용하면 부동화가 일어나 크롬이 녹지 않는다. 이때는 필요한 금속의 염을 수시로 보충해주면 가능하게 된다. 따라서 양극에서는 전해질의 산화 또는 첨가물질의 산화로 전류가 이동하게 된다. 이때에 산화되는 물질을 소극제라 한다.
Au, Ag, Ni, Cr, Sn, Cu 등의 다양한 금속들을 도금하는데 쓰며, 두가지 이상을 포함하는 합금으로 도금하는 것도 가능하다.
도금되는 물질의 외형에 굴곡이 있거나 높낮이가 다를 수 있는데, 이때에도 고른 두께로 입혀지게 하도록 전해질의 조성, 온도, 전류밀도 등을 구별하여 써야 한다. 전해질 용액에는 pH 완충제, 착이온 형성을 위한 리간드, 계면 활성제 등과 같은 첨가제가 들어갈 수 있다. 이러한 첨가제의 역할은 표면을 매끄럽게 하여 광택을 내게 하고, 구석진 부분까지 고르게 석출이 일어나게 한다. 대부분 표면 흡착이 잘 되는 유기 물질을 사용하며, 음극에서는 수소 발생이 일어나게 되어 전류효율은 100%보다 작다.
다음과 같은 반응에서는 자발적인 화학반응이 일어나 철이 녹아나오게 되는데, 착이온을 사용하면 이것을 방지할 수 있다.

참고 자료

 전기화학 / 청문각 / 백운기․박수문 / 2001
 전기이동의 화학 / 아진 / 정철수 / 2006
 전기화학 / 동화기술 / 정광보 외 / 2000
 현대의 전기화학 / 청문각 / 남종우 / 1995
 물리기상증착과 전기도금에 의해 형성된 구리박막의 집합조직 발달 / 금오공과대학교 / 이상훈 / 2006
 상보형 일렉트로크로믹 소자의 특성 / 수원대학교 / 서동규 / 1995