电化学处理器、电化学处理器的用途及构建方法技术

本发明专利技术涉及一种电化学处理器(1)，其包括通过电解液(401)桥接的具有不同电化学电位的两个电极(200，300)。经完成两个电极之间的电路，第二电极(300)被氧化并因而至少一个物理参数发生改变，例如，第二电极变得透明。所述电化学处理器的特征在于，第二电极(300)的与所述电解液(401)接触的表面用电绝缘材料(500)部分地覆盖，其中该材料邻近所述电解液(401)。此外，本发明专利技术还涉及所述电化学处理器的用途及构建所述电化学处理器的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电化学处理器，其包括通过电解液桥接的具有不同电化学电位的两个电极。经完成两个电极之间的电路，第二电极被氧化并因而至少一个物理参数发生改变，例如，第二电极变得透明。所述电化学处理器的特征在于，第二电极的与所述电解液接触的表面用电绝缘材料部分地覆盖，其中该材料邻近所述电解液。此外，本专利技术还涉及所述电化学处理器的用途及构建所述电化学处理器的方法。
技术介绍
US 5,930,023公开了一种电化学显示装置，其包括具有不同电极电位的第一和第二电极层，电解液层与第一电极层重叠，与第一电极层形成界面而且与第二电极层形成界面，从而在第一和第二电极层之间完成离子导电通路，并且响应于在第一和第二电极层之间的电流流动，电极界面连同第二电极层的界面一起可以移动，从第一电极层延伸离子导电通路，用于改变显示装置的可见外观。根据US 5,930,023的电化学显示装置的特定实施方案，两个电极层涂布在衬底上，并且间隔有间隙。存在注入两个电极之间的间隔间隙中并与电极的自由表面部分重叠的电解液层，用于将电极电连接。然而，在电路完成时将要被氧化的电极层的大部分表面暴露在电化学显示装置内部的腔室内。由于电解液层是离子导体并且以膏状或凝胶或类似的液体形式存在，所以电解液层并不是完全刚性的或固体的，而是表现出一定程度的粘弹性，因而可以在腔室内分布，例如，可能会以不受控制的方式在电极暴露于腔室的表面上铺展开。如果根据US 5,930,023的电化学显示装置排列成使得电解液可以流入到腔室中，那么电解液的这种不受控制的分布将受多种因素影响，甚至受到重力影响。然而，这将导致这种电化学显示装置的主要缺点，即，显示装置的反应时间取决于显示装置是如何空间排列的。此外，这种化学显示装置的反应时间不能确保恒定，例如，在机械冲击时。因此，这种系统的校准几乎是不可能的，使得这种电化学显示装置很不可靠。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种电化学处理器，例如，处于电化学显示装置的形式，其能够提供恒定的反应时间，因而可以获得比US5,930,023中所记载的更为可靠的处理器或显示装置。此外，本专利技术的另一个目的是说明根据本专利技术的电化学处理器的用途。本专利技术的再一个目的是提供一种组装根据本专利技术的电化学处理器的方法。这些目的通过具有权利要求1的特征的电化学处理器、具有权利要求16的特征的所述电化学处理器的用途、具有权利要求17的特征的组装所述电化学处理器的方法得以解决。从属权利要求涉及本专利技术的有利特征。根据本专利技术，提供了一种电化学处理器，其包括：a)第一电极和第二电极，每个电极具有第一表面和相对排列的第二表面，其中，第一电极和第二电极具有不同的电极电位，并且在x方向上彼此物理分开，b)电解液，所述电解液在y方向上至少覆盖第一电极的第一表面的一部分和第二电极的第一表面的一部分并且将第一电极与第二电极电连接，其中，至少第二电极的第一表面未被所述电解液覆盖的部分在y方向上用限定电解液的电绝缘材料覆盖，并且其中，所述电化学处理器的激活使得第二电极和所述绝缘材料在第二电极和所述绝缘材料的接触区域处开始侧向分层，从而在第二电极和所述绝缘材料之间提供通道。根据本专利技术的原理实施方案，存在两个电极，其中第二电极被选择成与第一电极相比具有较低的电化学电位，即，这两个电极可以被称作局部元件，其中经完成第一电极和第二电极之间的电路，第二电极开始发生腐蚀。这两个电极并不直接彼此物理接触，即，而是由间隙彼此分开。这两个电极之间的电连接通过涂布在电极的第一表面上的电解液实现。也可以使电解液存在于这两个电极之间的间隙内。本专利技术的中心构思是将电绝缘材料涂布在第二电极的存在电解液的表面上。该绝缘材料可以是涂布在第二电极的第一表面上的涂层或者复合物涂层。利用该电绝缘材料，第二电极的第一表面可以与电解液接触的区域被限制到未被电绝缘材料覆盖的区域。根据这一特征，可以排除电解液在第二电极的整个第一表面上以不可控制的方式铺展。因此，经完成两个电极之间的电路，可以获得第二电极的可控腐蚀。由于第二电极与绝缘材料层压在一起，所以在激活处理器时，例如，发生第二电极的氧化，并因而发生绝缘材料与第二电极的可控的侧向分层。第二电极首先将在与电解液接触的地方腐蚀，然后腐蚀在绝缘材料的方向上侧向推进。在空间上，腐蚀在第二电极与电解液接触的地方开始。这将在第二电极和绝缘材料之间形成通道或者间隙，电解液渗透进其中并随着电极的腐蚀过程推进。然而，这种可控的腐蚀导致电化学处理器的可预测和可调节的反应时间，即，将第二电极腐蚀到预定程度所需的时间。因此，存在于第二电极的第一表面上的绝缘材料使得电化学处理器的完全结构非常可靠，并且导致电化学处理器的可重复的反应时间。处理器的激活可以通过接触第一电极和第二电极的外接电路(即，在处理器外面建立电接触)实现。本专利技术涉及一种可以进行化学和/或电化学过程的电化学处理器。这些过程可以以电气方式在任意时间开始。所述处理器包含例如光学显示元件。它从层组成中接收电能并且不需要任何电池。可以实施功能基于纳米界面层的电化学发生的微观以及宏观系统。所述电化学处理器可以实现为层状系统并且可以用于例如以下目的：·微反应工程·时间指示器·温度-时间积分器。根据本专利技术的优选实施方案，具有第一表面和相对排列的第二表面的第三电极与第二电极邻近设置、与第二电极物理分开并且在x方向上与第一电极相对设置。如果第一电极在外部与第三(或第二)电极电连接，则可以激活此器件。除了在第一电极和第二电极之外存在的另一个电极可与第二电极电连接。这可以通过存在例如迁移层来实现，所述迁移层与第二电极的第一表面的一部分以及第三电极的至少一部分直接物理接触。有关迁移层的描述可以参考WO 2009/056591A1，其中详细描述了迁移层、迁移层所用的化合物以及在例如电极上制作迁移层的方法。WO 2009/056591A1中的有关迁移层的全部公开内容并入本专利技术中作为参考。特别地，WO2009/056591A1中描述的迁移层材料可用于本专利技术的迁移层。另外，优选的是，所述电化学处理器包括衬底，第一电极、第二电极和存在时的第三电极的各自第二表面设置在所述衬底上。根据这一特定实施方案，这些电极都可以直接固定在衬底上。此外，衬底和各电极之间还可以存在其他层，例如，在衬底和例如第二电极之间，可以用作...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.16 EP 10004088.01.一种电化学处理器(1)，其包括：
a)第一电极(200)和第二电极(300)，每个电极具有第一表面和相对排
列的第二表面，其中，第一电极(200)和第二电极(300)具有不同的电极电
位，并且在x方向上彼此物理分开，
b)电解液(401)，所述电解液在y方向上至少覆盖第一电极(200)的
第一表面的一部分和第二电极(300)的第一表面的一部分并且将第一电极
(200)与第二电极(300)电连接，
其特征在于，
至少第二电极(300)的第一表面未被所述电解液(401)覆盖的部分在y
方向上用限定所述电解液(401)的电绝缘材料(500)覆盖，其中，所述电化
学处理器(1)的激活使得第二电极(300)和所述绝缘材料(500)在第二电极
(300)和所述绝缘材料(500)的接触区域处开始侧向分层，从而在第二电极
(300)和所述绝缘材料(500)之间提供通道。
2.按权利要求1所述的电化学处理器(1)，其特征在于，具有第一表
面和相对排列的第二表面的第三电极(1200)与第二电极(300)邻近设置、
与第二电极(300)物理分开并且在x方向上与第一电极(200)相对设置。
3.按前述权利要求中任一项所述的电化学处理器(1)，其特征在于，
包括衬底(100)，第一电极(200)、第二电极(300)和存在时的第三电极(1200)
的各自第二表面设置在所述衬底上。
4.按前述权利要求中任一项所述的电化学处理器(1)，其特征在于，
包括平行于所述衬底(100)设置的封装层(700)，其中第一电极(200)、第二
电极(300)、存在时的第三电极(1200)、所述电解液(401)以及所述绝缘材
料(500)在y方向上夹在所述衬底(100)和所述封装层(700)之间。
5.按前述权利要求中任一项所述的电化学处理器(1)，其特征在于，
包括两个相对设置的间隔件(801，802)，它们在x方向上限定所述电化学

\t处理器(1)，其中间隔件(801)和所述绝缘材料(500)形成容纳所述电解液
(401)的第一反应室(400)的壁。
6.按前述权利要求中任一项所述的电化学处理器(1)，其特征在于，
所述间隔件(800)：
a)在所述反应室(400)的相对侧上限定所述绝缘材料(500)，或
b)与所述绝缘材料(500)分开设置，使得所述绝缘材料(500)和所述
间隔件(800)形成第二反应室(600)的壁。
7.按前述权利要求中任一项所述的电化学处理器(1)，其特征在于，
第二反应室(600)至少部分地填充有第二电解液(402)或反应剂(1100)，第
二电解液(402)与第一电解液(401)相同或者与第一电解液(401)不同。
8.按前述权利要求中任一项所述的电化学处理器(1)，其特征在于，
膨胀层(1000)和/或至少一个膨胀元件(1001)设置在第二电极(300)和所述
绝缘材料(500)之间。
9.按前述权利要求中任一项所述的电化学处理器(1)，其特征在于，
包括迁移层(1300)，所述迁移层设置在第二电极(300)的第一表面的一部
分以及第三电极(1200)的第一表面的至少一部分上。
10.按前述权利要求中任一项所述的电化学处理器(1)，其特征在于，
第二电极(300)和/或存在时的第三电极(1200)的第一表面分别：
a)至少部分地用覆盖层(1400)覆盖，或
b)覆盖元件(1401)嵌在所述电极的第一表面中。
11.按前述权利要求中任一项所述的电化学处理器(1)，其特征在于，
包括与第二电极(300)物理连接的
a)迁移电极(1500)，或
b)反应性子系统(1600)。
12.按前述权利要求中任一项所述的电化学处理器(1)，其特征在于，
第一电极(200)、第二电极(300)和/或第三电极(1200)设计为层状，层厚度
优选为10~100,000nm，更优选20~1,000nm，特别是30~500nm。
13.按前述权利要求中任一项所述的电化学处理器(1)，其特征在于，
第一电极(200)经由包括用于完成电路的开关的外部导电通路可与第二电
极(300)、第三电极(1200)、所述迁移电极(1500)或所述子系统(1600)电连
接。
14.按前述权利要求中任一项所述的电化学处理器(1)，其特征在于，

【专利技术属性】
技术研发人员：迈因哈德·克诺尔，
申请(专利权)人：明斯特大学，
类型：
国别省市：