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Journées Verres – EEIGM – Nancy – 16 & 17 novembre 2006 REVETEMENTS THERMOCHROMES : PRINCIPES & APPLICATIONS J.F. Pierson Laboratoire de Science et Génie.

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1 Journées Verres – EEIGM – Nancy – 16 & 17 novembre 2006 REVETEMENTS THERMOCHROMES : PRINCIPES & APPLICATIONS J.F. Pierson Laboratoire de Science et Génie des Surfaces (UMR 7570)

2 Journées Verres – EEIGM – Nancy – 16 & 17 novembre 2006 PLAN DE LEXPOSE 1)Les matériaux thermochromes 2)Le dioxyde de vanadium (VO 2 ) 3)Méthodes délaboration de VO 2 4)Propriétés thermochromes des dépôts de VO 2 5)Applications des dépôts thermochromes 6)Conclusions

3 Journées Verres – EEIGM – Nancy – 16 & 17 novembre ) Les matériaux thermochromes Thermochromie : changement de couleur sous leffet de la température. Applications actuelles de la vie courante : Traçabilité dans la chaîne du froid Sécurité des documents (photocopie) Sécurité des personnes Confort T > 0°CT = 0°C

4 Journées Verres – EEIGM – Nancy – 16 & 17 novembre 2006 Principalement composés organiques Peu de matériaux inorganiques : 68VO 2 x = 0,58 : -183 x = 0,08 : 187 x = 0,02 : 377 Al 2-x Cr x O 3 300BiVO 4 800NbO 2 Température de transition (°C) Matériaux

5 Journées Verres – EEIGM – Nancy – 16 & 17 novembre ) Le dioxyde de vanadium 7 polymorphes : VO 2 (M), VO 2 (R) VO 2 (M1), VO 2 (M2) VO 2 (A), VO 2 (B), VO 2 (C) Formes stables Formes hautes pressions Formes métastables A 68 °C : VO 2 (M) VO 2 (R) a = nm b = nm c = nm = 122.6° ½ con métal Thermochrome : transition métal-isolant

6 Journées Verres – EEIGM – Nancy – 16 & 17 novembre 2006 La transition est visible : OptiquementElectriquement La transition saccompagne dune hystérésis Chen et al., Sens. Act. A 2004

7 Journées Verres – EEIGM – Nancy – 16 & 17 novembre ) Méthodes délaboration de VO 2 Sol-gel Evaporation Pulvérisation réactive

8 Journées Verres – EEIGM – Nancy – 16 & 17 novembre Ar ++ O2O2 N S S NN S H2OH2O H2OH2O

9 Journées Verres – EEIGM – Nancy – 16 & 17 novembre ) Propriétés thermochromes des dépôts de VO 2 Conditions de synthèse : 350 < T < 450 °C Jin et al., NIM B 1998 Chen et al., Sens. Act. A 2004

10 Journées Verres – EEIGM – Nancy – 16 & 17 novembre 2006 Christmann et al., TSF 1996 VO 2 (M) Transparent dans lIR VO 2 (R) Opaque dans lIR Dans le vis. : peu de différence !

11 Journées Verres – EEIGM – Nancy – 16 & 17 novembre 2006 T c = 68 °C pour VO 2 peu dapplications pratiques Modification de T c DOPAGE Plusieurs éléments testés : W, Mo, F T c Sn, Al T c Lee et al., TSF 1996 Jin et al., TSF 1998 Burkhardt et al., TSF 2002

12 Journées Verres – EEIGM – Nancy – 16 & 17 novembre 2006 Burkhardt et al., TSF 2002 Variation linéaire de T c avec la concentration de dopants Codopage W + F : T c 0 °C !!!!

13 Journées Verres – EEIGM – Nancy – 16 & 17 novembre 2006 Dopage modifie T c mais : Elargit lhystéresis Diminue lamplitude de la transition Dépôt dun antireflet Lee et al., TSF 2000 Cause possible : mise en compression de VO 2

14 Journées Verres – EEIGM – Nancy – 16 & 17 novembre ) Applications des dépôts thermochromes a) Vitrage intelligent Bâtiment Automobile I.R. Vitre / VO 2 BT Vitre / VO 2 HT I.R. Christmann et al., TSF 1996

15 Journées Verres – EEIGM – Nancy – 16 & 17 novembre ) Commutateur optique Temps de commutation : 3 ms Encore à optimiser (Chen et al. IPT 2004)

16 Journées Verres – EEIGM – Nancy – 16 & 17 novembre ) Conclusions VO 2 présente une température de transition de 68 °C (variation de résistance et de transmittance) Dépôt de VO 2 par pulvérisation pour 350 < T < 450 °C Dopage de VO 2 : variation de T c ( ou ) Dépôt dun AR pour augmenter encore la transmittance Applications potentielles dans le domaine du vitrage

17 Journées Verres – EEIGM – Nancy – 16 & 17 novembre 2006 MERCI POUR VOTRE ATTENTION !!!!!!


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