Termokromaattinen materiaali
Käytä Thermochromic Material Technology Coloring Life
Home > Värinsiirtotekniikat > Termokromi
Termokromisten materiaalien käyttötarkoitukset
termokrominen silikoni
termokrominen kangas
termokrominen maali autossa
Termokromiset muovit
Termokromaattinen lasi
Vauvatuotteet
Uutuudet
Käsityöprojektit
lääketieteellinen
Työturvallisuus
Food Packaging
Kodinkoneet
Thermochromic Pigment -sarja
KC01
KC02
KC03
KC04
KC05
KC06
KC07
KC08
KC09
KC10
kCBB-02
KCBP-13
KCBP-17
KCBP-18
KCBR-20
KCBY-04
KCCR-11
KCGY-10
KCGO-19
KCOY-01
Musta
sininen
Sinivihreä
Vihreä
Violetti
Oranssi
Vaaleanpunainen
punainen
Ruusunpunainen
Safiiri
Mitä ovat termokromaattiset materiaalit?
Termokromimateriaalit ovat eräänlainen aine, joka voi muuttaa väriä kokeessaan ulkolämpötilan muutoksen. Se näyttää värinmuutoksen makroskooppisessa muodossa. Kun kemiallinen rakenne tai fysikaalinen rakenne muuttuu, väri muuttuu. Aineen rakenteen muutos voi johtaa spektriominaisuuksien muuttumiseen. Näin makroskooppinen tapahtuu.
1.1 Termokromisten materiaalien luokat
Kun viittaamme ei-palautuviin termokromisiin materiaaleihin, tarkoitamme yleensä materiaalia, joka voi kokea ei-reversiibeliä värimuutosta, koska se voi tallentaa vain korkeimman kokemansa lämpötilan. Kun termokrominen materiaali kuumennetaan tietyssä määrin, sen väri muuttuu. Tämän prosessin aikana väri ei palaudu eikä muutu. Tällaista materiaalia kutsumme termokromisiksi materiaaleiksi. Palautumattomia termokromia materiaaleja on monia luokkia. Yleensä käytämme synteettisiä yhdisteitä, kuten aryylimetaanipigmenttejä, atsovärejä, happopohjaisia valkoisia pigmenttejä, fenolijohdannaisia, metyyliviolettia sekä sulfideja, oksideja, nitraatteja, sulfaatteja, metallifosfaatteja (joka kattaa molybdeenin, bariumin, magnesiumin, strontiumin , kadmium, ikkkeli, koboltti, rauta, sinkki, kromi, mangaani, lyijy).
1.2 Palautuvat kolesteriinitermokromimateriaalit
Kolesteriset nestekiteet ovat palautuvien kolesteristen termokromisten materiaalien päämateriaaleja. Sen väri voi muuttua, koska se on spiraalimainen. Tässä rakenteessa molekyylikerrosten välistä etäisyyttä kutsutaan spiraaliväliksi. Spiraalin nousu muuttuu, kun lämpötila muuttuu. Kolesteriset nestekiteet, joilla on erilainen spiraalikorkeus, heijastavat eri aallonpituuksia. Näin kolesteriset nestekiteet vaihtavat väriä. Kolesteriset nestekiteet ovat tärkeimpiä materiaaleja, joissa nestekidemusteet voivat muuttaa väriä. Tässä on tarkat tiedot. Sen vaihtumislämpötila on suhteellisen alhainen (23～42℃) ja sen värinvaihto on järkevää. Sitä voidaan valmistaa lisäämällä sideaineita mikrokapseloinnin jälkeen. Luomalla reaktio kemiallisiin vaikutuksiin sen tehokkuus ja herkkyys heikkenevät. Lisäksi se voi toteuttaa monikerroksisen ja jatkuvan palautuvan värinmuutoksen. Mitä tulee sen haittoihin, sen tuotantokustannukset ovat melko korkeat, joten se on kallis; sen käyttöehdot ovat melko tiukat, voimme käyttää sitä vain tummaa taustaa vasten; varastointiaika on lyhyt sen heikon vakauden vuoksi. Nämä nestekidetermokromisten materiaalien edellä mainitut ominaisuudet rajoittavat sen laajaa edistämistä ja käyttöä.
1.3 Palautuvat epäorgaaniset termokromaattiset materiaalit
Palautuvalla epäorgaanisella termokromisella materiaalilla on etuja ja haittoja. Ensinnäkin edut. Se käyttää yleensä metallikomponentteja, kuten siirtymämetallikomplekseja, halogenideja, oksideja, metallisia alkuaineita jne. Kiinteät epäorgaaniset termokromaattiset materiaalit soveltuvat käytettäväksi yli 200°C lämpötilassa. Sen valmistuskustannukset ovat melko alhaiset. Muita etuja ovat hyvä valmistussuorituskyky, kestävä lämpö- ja valostabiilisuus. Sitten tulemme sen haitoihin. Sen väriä ja värinvaihtolämpötilaa tuskin voi hallita, ja lisäksi sen värinmuutoskykyä rajoittavat sen luontaiset ominaisuudet. Lisäksi se on erittäin syövyttävää ja myrkyllistä. Siksi sen soveltaminen ei ole laaja.
1.4 Palautuvat orgaaniset lämpökromaattiset materiaalit
On paljon materiaaleja, jotka kuuluvat palautuviin orgaanisiin termokromisiin materiaaleihin. Orgaanisten yhdisteiden nimen mukaan ne voidaan luokitella α-naftokinonijohdannaisiin, bisantroneihin, spirooksindoleihin, fulgideihin, spiropyraaneihin, indoleniiniftaleiineihin, triaryylimetaaniftaleiineihin jne. Niiden elementtien mukaan ne voidaan luokitella kahteen luokkaan. Ensimmäinen luokka on monikomponenttiset termokromaattiset materiaalit. Sen edut ovat seuraavat. Sen termokrominen alue on 20–200 ℃. Tällainen materiaali on nousemassa uutena materiaalina. Sen valmistuskustannukset ovat alhaiset. Se on ilmeistä, kun väri muuttuu, sillä on eläviä väriominaisuuksia ja korkea herkkyys värinmuutokselle. Toinen luokka on yksikomponenttiset termokromaattiset materiaalit, jotka ovat ominaisia yhdelle aineelle.
Termokromisten materiaalien termokromiset mekanismit
2.1 Ei-palautuvat lämpökromaattiset materiaalit
Palautumattomien termokromaattisten materiaalien käyttölämpötila on noin 30 ～ 1200 ℃. Kun lämpötila nousee, palautumattomat termokromaattiset materiaalit näyttävät kemiallisia muutoksia ja ei-palautuvia fysikaalisia muutoksia. Tällaisten materiaalien termokromismin mekanismit ovat seuraavat.
- Kiinteän olomuodon reaktiot. Tämän reaktion aikana reaktorien väri on täysin erilainen kuin niistä saatujen tuotteiden väri. Tämä reaktio tapahtuu, kun samassa lämpötilassa kaksi tai useampi sekayhdiste pääsee kiinteään olomuotoon.
- Lämpöhajoaminen Kuumennettaessa aine joutuu lämpöhajoamisreaktioon. Aineen väri muuttuu sen kemiallisen rakenteen eron vuoksi ennen ja jälkeen hajoamisen.
- Oksidatiiviset muutokset. Happiolosuhteissa jotkin aineet menevät kuumennettaessa hapetusreaktioihin ja tuottavat uusia oksideja. Väri muuttuu tämän prosessin aikana.
- Sulamisen aiheuttama värinmuutos. Tietyissä olosuhteissa orgaaniset kiteiset materiaalit joutuvat sulamisen aiheuttamaan Orgaanisten kiteisten materiaalien rakenne vaurioituu. Kidehiukkaset ovat aktiivisia ja liikkuvat epäsäännöllisellä tasolla. Orgaaniset kiteiset materiaalit muuttuvat läpinäkymättömästä kiinteästä olotilasta läpinäkyvään sulamistilaan. Näkyviä värimuutoksia on ennen sulamista ja sen jälkeen. Esimerkiksi on olemassa titaanidioksidi ja dimetyyliaminoatsobentseeni.
2.2 Värinmuutosmekanismi palautuvissa termokromistisissa nestekidemateriaaleissa
Termokromiset nestekidemateriaalit voivat selektiivisesti heijastaa tiettyjen aaltokaistojen polarisoitua valoa ja absorboida tiettyjen aaltokaistojen valoa. Heijastavan valon ja läpäisevän valon väri ja aallonpituus nestekiteen pinnalla muuttuvat, kun spiraalirakenne pienenee tai laajenee. Spiraalirakenne on herkkä lämpötilalle ja sen vähentämiseen tai pidentymiseen vaikuttaa suuresti ulkolämpötila. Näin ollen termokromiset nestekidemateriaalit voivat tietyllä lämpötila-alueella osoittaa palautuvasti väriä koko näkyvän valon alueella lämpötilan muutoksen mukana.
2.3 Värinmuutosmekanismi palautuvissa termokromistisissa nestekidemateriaaleissa
2.3.1 Kiderakenteen muuntaminen
Palautuvat epäorgaaniset termokromaattiset materiaalit kokevat värimuutoksia tietyssä lämpötilassa. Se osallistuu myös kiderakenteen muutokseen. Lämpötilan jäähtyessä väri palautuu alkuperäiseen tilaansa ja myös kiderakenne palautuu alkutilaansa. Useimpien metalli-ioniyhdisteiden värimuutokset johtuvat kiderakenteen muuttumisesta. Esimerkiksi;
2.3.2 Kiteisen veden häviäminen ja imeytyminen takaisin
Tiettyyn lämpötilaan kuumennettaessa palautuvat epäorgaaniset termokromaattiset materiaalit, joissa on kiteistä vettä, menettävät kiteistä vettä ja väri muuttuu. Kun lämpötila jäähtyy, palautuvat epäorgaaniset termokromaattiset materiaalit alkavat uudelleen imeä vettä ulkoilmasta, ja väri palautuu takaisin alkuperäiseen tilaan. Esimerkiksi:
2.3.3 Elektronien siirto
Jotkut palautuvat epäorgaaniset termokromaattiset materiaalit kokevat hapetus-pelkistysreaktion tietyissä lämpötiloissa. Tällainen reaktio mahdollistaa elektronien siirtymisen eri alkuaineiden välillä, jolloin syntyy uutta ainetta. Tämän prosessin aikana väri muuttuu. Myöhemmin, kun ulkoinen ympäristövaikutus häviää, katoaa myös uusi aine. Väri palautuu alkuperäiseen tilaansa. Esimerkiksi PbCrO4-kromotrooppisen pinnoitteen lämpötila muuttaa väriä on noin 1000 °C. Värinmuutosprosessin aikana väri muuttuu selvästi; väri on käännettävissä melko suurella tarkkuudella.
2.3.4 Muutokset ligandigeometriassa
Epäorgaanisilla palautuvilla orgaanisilla termokromistisilla materiaaleilla on selvät värierot. Mutta sen lämmönkestävyysominaisuus on hyvä. Tällainen materiaali on ominaisuuksiltaan vakaa. Kun ulkolämpötila muuttuu, tämän materiaalin ligandigeometriassa tapahtuu palautuvia muutoksia, mikä johtaa palautuvaan värin muutokseen. Esimerkiksi:
2.4 Orgaanisten palautuvien termokromaattisten materiaalien värinmuutosmekanismi
2.4.1 Elektronien siirtomekanismi
Kun ulkolämpötila muuttuu, aineen sisällä tapahtuu elektronien siirtoa. Aine absorboi tai säteilee tietyn aallonpituuden valoa, mikä johtaa aineen värin palautuvaan muutokseen. Tällaiset termokromiset materiaalit, joilla on tällainen värinmuutosmekanismi, koostuvat liuotinta jäljittelevistä kokonaisuuksista, elektronien vastaanottajista ja elektronien luovuttajista. Otetaan esimerkiksi bisfenoli A:n ja Crystal Violet Lactonin värinmuutos.
Kun ulkolämpötila muuttuu, tällaisten termokromisten materiaalien rakenteellinen uudelleenjärjestely käy läpi palautuvan muutoksen, mikä johtaa aineen palautuvaan muutokseen. Esimerkiksi kuumennettaessa kiinteän kompleksin Ni(N,N'-dimetyylivinyylidiamiini) 2(NO2) rakenteellinen uudelleenjärjestely] (H2O) muuttuu. Väri muuttuu punaisesta siniseksi alla olevan kuvan mukaisesti.
［Ni(N，N'-dimetyylivinyylidiamiini) 2 (NO2)］
2.4.3 Tautomeerinen interkonversio
Tällaisten palautuvien termokromisten materiaalien värinmuutos voi johtua ketonimuodon ja enolimuodon tautomeerisesta muuntamisesta. Tällaista materiaalia syntetisoivat pääasiassa fenantreenialdehydi, naftaldehydi, bentsaldehydin ortohydroksijohdannaiset ja niiden vastaavat analogit. Salisylideenianiliinin tautomeerinen muunnos on vastaavasti ketonisia muotoja ja enolimuotoja. Lämpötilaherkkyys on tasapainossa näiden kahden muodon välillä, kuten alla olevasta kuvasta näkyy. Salisylideenianiliini on eräänlainen yhdiste, jolla on Schiff-emäsluonne ja katekolinen runko. Kun lämpötila nousee, enolirakenne rikastuu; päinvastoin, kun lämpötila laskee, ketoninen rakenne pienenee. Lämpötilan muutos johtaa värin muutokseen.
Palautuvan termokromismin mekanismi salisylideenianiliinissa
2.4.4 Molekyyliketjujen lämpöliike
Viime vuosina ihmiset ovat tutkineet palautuvia termokromisia materiaaleja polydiasetyleenijohdannaisilla, jotka on koottu kovalenttisilla sidoksilla tai aromaattisilla vuorovaikutuksilla, ja tehostetulla vetysidoksella. Monet termokromismit polydiasetyleenijohdannaiset ovat peruuttamattomia. Kerrostetut, palautuvat termokromaattiset polydiyynijohdannaiset, jotka on koottu vetysidoksen itseorganisoitumisen kautta, muuttavat sävyään vasteena ympäristön lämpöolosuhteiden vaihteluille. Kun ulkolämpötila muuttuu, molekyyliketjun lämpöliike laukaisee värinmuutoksen. Polydiasetyleenijohdannaisilla, jotka on valmistettu valopolymerointimenetelmällä, lämpötilan noustessa konjugoidun järjestelmän pituus supistuu. Tämä prosessi johtaa absorptiospektrin siirtymiseen sinisestä oranssiin. Kun lämpötila jäähtyy, väri muuttuu siniseksi.
Tieteelliset tutkijat ovat jo saaneet syvällistä tietoa termokromisista materiaaleista sadan vuoden tutkimuksen ja kehityksen jälkeen. Olemme kehittäneet monia termokromaattisia materiaaleja, mukaan lukien polymeeriset, nestekiteiset, orgaaniset ja epäorgaaniset lajikkeet. Tämän sarjan tuotteita on käytetty laajasti ihmisten jokapäiväisessä elämässä ja teollisuuden aloilla.
Uusimmat viestit
Sisällysluettelo
- Mitä ovat termokromaattiset materiaalit?
- 1.1 Termokromisten materiaalien luokat
- 1.2 Palautuvat kolesteriinitermokromimateriaalit
- 1.3 Palautuvat epäorgaaniset termokromaattiset materiaalit
- 1.4 Palautuvat orgaaniset lämpökromaattiset materiaalit
- Termokromisten materiaalien termokromiset mekanismit
- 2.1 Ei-palautuvat lämpökromaattiset materiaalit
- 2.2 Värinmuutosmekanismi palautuvissa termokromistisissa nestekidemateriaaleissa
- 2.3 Värinmuutosmekanismi palautuvissa termokromistisissa nestekidemateriaaleissa
- 2.4 Orgaanisten palautuvien termokromaattisten materiaalien värinmuutosmekanismi
Olemme valmiita tukemaan termokromaattisten materiaalien projektejasi
