В последнее время создано немало материалов, свойства которых могут изменяться в широких пределах в зависимости от внешних условий. Один из них — так называемая умная плёнка. Её прозрачность меняется, реагируя на величину электрического напряжения, приложенного к разным участкам. Эффект электрохромизма (обратимого окрашивания тонких плёнок оксидов переходных металлов в ходе обратимых электрохимических реакций восстановления — обесцвечивания) впервые был описан в середине 50-х годов прошлого века. Тогда были исследованы тонкие физические механизмы, лежащие в основе электрохромных эффектов в плёнках оксидов. Выяснилось, что в качестве электрохромных веществ могут быть использованы не только оксиды переходных металлов, но и многие органические полупроводники.

В общем виде электрохромная ячейка представляет собой два прозрачных электропроводящих слоя, обычно напыляемых на силикатное стекло, между которыми находится слой электролита. Активные среды (обратимо изменяющие свою окраску в процессе электрохимического окисления — восстановления) либо наносят на поверхность электродов, либо вводят в состав электролита. При подаче потенциала на катоде и аноде такой ячейки происходит восстановление и окисление активных сред, в результате чего цвет ячейки изменяется. При подаче обратного потенциала анод и катод меняются местами и ячейка обесцвечивается. Казалось, ещё немного — и окна зданий можно будет затемнять не с помощью штор или жалюзи, а изменяя прозрачность стекла простым нажатием кнопки. Однако первые электрохромные устройства были очень маленькими, всего 50 × 50 мм, и лишь относительно прозрачными. В то время не существовало технологий получения прозрачных электропроводящих покрытий на поверхности стекла. Интерес к электрохромным покрытиям вернулся в конце ХХ века, когда были разработаны технологии получения действительно прозрачных высокопроводящих покрытий (поверхностное сопротивление не выше 7—20 Ом/квадрат) на поверхности силикатных стёкол. Они могли пропускать более 80% падающего на них света. Появились и первые действующие модели электрохромных окон.

Исследования, проведённые специалистами фирмы ТГЕ — первой российской фирмы, разработавшей и освоившей выпуск электрохромных окон, — показали, что их использование существенно снижает утомляемость операторов ПК и почти на 40% уменьшает затраты на кондиционирование. Один из авторов разработки изготовил электрохромные очки, которые при изменении внешней освещённости поддерживали постоянный уровень освещённости глаз. Очки предназначены для водителей. Во время испытаний шофёр ехал в солнечный день по дороге, обсаженной деревьями. Каждый, кому приходилось путешествовать по таким дорогам, знает, как утомляет и раздражает постоянное мельканье солнечных пятен. По отзывам испытателя, преимущества электрохромных очков он оценил, лишь когда их снял — очки практически полностью нивелировали разницу в освещённости солнечных и теневых участков.

Однако использование силикатных стёкол существенно ограничивает диапазон применения электрохромного остекления. Большой вес (минимальная толщина силикатного стекла 5—9 мм) не позволяет использовать его для остекления автотранспорта, а высокая хрупкость стекла может повредить глаза водителя при аварии. Кроме того, срок службы электрохромного остекления сейчас ограничен тремя — пятью годами.

Специалисты ВИАМа предложили использовать для напыления электропроводящего слоя прозрачную полиэтилентерефталатную плёнку. В результате 10-летних исследований разработана технология получения прозрачных электродов на гибкой полимерной матрице. Можно с уверенностью сказать, что специалисты ВИАМа изготовили лучшие в мире по соотношению светопропускание/проводимость плёночные электроды. Использование ионного ассистирования для напыления сделало эти электроды устойчивыми к электрохимической коррозии. В настоящее время в институте разрабатывают гибкие электрохромные устройства для остекления летательных аппаратов, автомобилей, яхт. По сравнению с силикатными стёклами эти устройства будут в 3—8 раз легче при полном сохранении своих функциональных свойств.

Данные разработки с минимальной модификацией можно использовать и для создания маскировочных покрытий, которые по сигналу оператора изменяют свой цвет. Появляется возможность подстраивать коэффициент отражения покрытия под коэффициент отражения подстилающего фона и размывать контуры маскируемого объекта.

№6, 2012