Электрохимическое индикаторное устройство

 

Изобретение может быть использовано для записи и хранения информации. Устройство содержит два прозрачных электрода, между которыми размещена пропитанная электролитом полимерная пленка, содержащая соли серебра. Один электрод выполнен зондовым, а электролит представляет собой водный раствор сульфата натрия и гидрохинона . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s G 02 F 1/17

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ 4

О

О

4 4

Ф (21) 4883233/25 (22) 24.07.90 (46) 23.01.93. Бюл. N 3 (71) Научно-исследовательский институт организации производства двигателей (72) В,Н.Захаров и Н.Н.Алехин (73) Научно-исследовательский институт технологии и организации производства двигателей (56) Патент США ¹ 4125319, кл. G 02 F 1/28, 1978, Авторское свидетельство СССР

N 1137908, кл. G 02 F 1/17, 1985.

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано в устройствах индикации, визуализации и хранения информации.

Известно электрохимическое устройство, содержащее две стеклянные подложки с токопроводящими слоями, между которыми помещен раствор электролита, содержащий соль серебра и комплексообразователь.

К недостаткам этого устройства относятся низкие электрооптические параметры, а также использование токсичного растворителя — метилового спирта.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее две стеклянные подложки с токопроводящими слоями, между которыми расположен электролит, а на один из токопроводящих слоев нанесена полимерная пленка, Электролит представляет собой водный „аствор соли серебра, восстановителя (глюкозы), комплексообразователя (аммиака) и гелеобразователя (поливинилового спирта), Полимерная пленка, нанесенная на один из электрооптических слоев, содержит

„„Ы2„„1790774 А3 (54) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ИНДИКАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение может быть использовано для записи и хранения информации. Устройство содержит два прозрачных электрода, между которыми размещена пропитанная электролитом полимерная пленка, содержащая соли серебра. Один электрод выполнен зондовым, а электролит представляет собой водный раствор сульфата натрия и гидрохинона. 1 ил. диспергированные галогениды серебра, и может быть выполнена из поливинилового спирта или желатины, Недостатком этого устройства является незначительная рабочая площадь(1,0 — 1,5 см ), а также низкие быстродействие и селективность.

Целью изобретения является повышение быстродействия и селективности при одновременном увеличении рабочей площади электрохимического индикаторного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в электрохимическом индикаторном устройстве, согласно изобретению, полимерная пленка, содержащая диспергированный галогенид серебра, наносится на подложку, имеющую токопроводящий слой. Полимерная пленка может быть выполнена из желатины или поливинилового спирта. Второй электрод выполнен подвижным — выполняет функции зондового и перемещается по поверхности полимерной пленки, Усилие, с которым зондовый электрод движется по поверхности полимерной пленки, выбира1790774 ется таким, чтобы при его движении не было нарушения целостности пленки, С другой стороны, подвижный электрод позволяет регулировать уровень воздействия электрического тока, оптимизировать режим селективного восстановления серебра и, таким образом, повысить селективность и быстродействие устройства, На чертеже показано электрохимическое индикаторное устройство, имеющее подложку 1, 2; электроды: анод 3, катод 4; полимерную пленку 5.

Устройство работает следующим образом. При приложении к электродам 3 и 4 разности потенциалов 10-20 В и перемещении электрода 4 по поверхности пропитанной электролитом полимерной пленки 5 в последней протекает процесс электрохимического восстановления диспергированного в полимерной пленке галогенида серебра с образованием металлического серебра, что приводит к изменению его оптических характеристик (оптическая плотность, поглощение, отражение, рассеивание).

Важной особенностью настоящего электрохимического устройства является возможность избирательного восстановления тех участков полимерной пленки, содержащей диспергированный галогенид серебра, где еще до приложения напряжения (разности потенциалов) к электродам 3 и 4 было образовано скрытое изображение при действии на них актиничного излучения. Перемещение катода 4 по поверхности полимерной пленки исключает поляризацию электрода и обеспечивает равномерность электрохимического восстановления серебра.

В данном устройстве реализовано такое преимущество электрохимического воздействия на полимерную пленку, содержащую диспергированный галогенид серебра, как повышенная скорость перемещения ионов обрабатывающих веществ, в силу малых расстояний, которые должны преодолеть ионы восстановителя или других веществ, прежде чем они достигнут полимерной пленки и окажут восстановительное действие на ионы серебра, Полное время восстановления в целом определяется скоростью перемещения катода по поверхности полимерной пленки, которая, в свою очередь, зависит от плотности электрического тока. Например, при плотности тока

3 10 А/см скорость перемещения катода составляет 2 см/с, Расположение полимерной пленки, содержащей диспергированный галогенид серебра, в прикатодной области позволяет резко понижать ее окислительно-восстано5

55 вительный потенциал при прохождении электрического тока, Прикатодная область начинает выполнять функции сильного восстановления из-за быстрого накопления щелочи, т.е. благодаря локальному увеличению рН среды, и вследствие выделения атомарного водорода, способного уже в кислой среде восстановить сульфит до гидросульфита, в отличие от молекулярного водорода, который с сульфитом не реагирует. Как известно, гидросульфит является сильнейшим восстановителем и вызывает почернение диспергированного в пленке галогенида серебра (восстановление), Поддержание разности потенциалов и плотности электрического тока на определенном уровне позволяет форсировать режимы селективного восстановления серебра с очень коротким временем обработки, при котором восстановление зерен галогенидов серебра становится маловероятным процессом.

При изменении знака полярности прикладываемого к электродам 3, 4 напряжения полимерная пленка оказывается в области анодного пространства, Восстановительное воздействие электрического тока заменяется на окислитель ное. При этом происходит удаление возникшего почернения.

Пример 1, Неподвижный электрод выполнен из стекла, токопроводящий слой — из двуокиси олова. Полимерная пленка выполнена из желатины с диспергированным галогенидом серебра (содержание серебра 0,4 r/r желатины). Пленка пропитана электролитом следующего состава, мас. :

Гидрохинон 1 — 1,5

Сульфит натрия 3 — 3,5

Вода Остальное

Подвижный электрод перемещается по поверхности полимерной пленки в направлении, указанном стрелкой, на чертеже, со скоростью 2 см/с, Зондовый электрод имеет ширину 1 мм.

При движении по поверхности полимерной пленки зонд такой ширины не нарушает целостности пленки и сохраняет устойчивый контакт с ее поверхностью. При меньшей ширине зонда (0,1-03 мм) практически не обеспечивается устойчивый контакт зонда по всей ширине рабочего устройства (100 мм) без повреждения полимерной пленки.

При больших толщинах (2 мм и более) наблюдается поляризация электрода, что приводит к снижению селективности и быстродействия.

Пример 2, Неподвижный электрод с. токопроводящим слоем выполнен из стальной пластины, полимерная пленка — из желатины с диспергированным галогенидом

1790774 и движением зондового электрода стирают изображение, Составитель В.Захаров

Техред М,Моргентал Корректор З,Салко

Редактор Г.Бельская

Заказ 375 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 серебра (содержание серебра 0,4 г/г желатины). Пленка пропитана электролитом следующего состава, мас.%:

Гидрохинон 1,5

Сульфит натрия 3 — 3,5

Вода Остальное

Подвижный электрод перемещается по поверхности полимерной пленки со скоростью 1,5 см/с. Ширина зондового электрода

0,8 мм. Площадь рабочего устройства 150 см . Разность потенциалов 10 В.

Пример 3. Неподвижный электрод и полимерная пленка выполнены по примеру 2, Пленка пропитана электролитом следующего состава, мас.%:

Гидрохинон 1 — 1,5

Сульфит натрия 3,5

Вода Остальное

Подвижный зондовый электрод шириной 1 мм перемещается по поверхности полимерной пленки со скоростью 2 см/с.

Наблюдается селективное штриховое изображение на площади 100 см, Разность потенциалов 15 В, Достигаемая оптическая плотность равна 2, Пример 4, Процесс проводят по примеру 1, Затем переключают полярность

Формула изобретения

5 Электрохимическое индикаторное устройство, содержащее два электрода, на один из которых нанесена полимерная пленка с диспергированным галогенидом серебра, а также водный раствор электроли10 та, включающий восстановитель и вещество, повышающее электропроводность раствора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, увеличения селективности при одновременном

15 увеличении рабочей площади, использован водный раствор электролита, который в качестве восстановителя содержит гидрохинон, а в качестве вещества, повышающего электропроводность раствора, — сульфит на20 трия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Гидрохинон 1,0-1,5

Сульфит натрия 3,0-3,5

Вода Остальное

25 при этом полимерная пленка предварительно пропитана водным раствором электролита, а другой электрод выполнен зондовым.