Utiliser la technologie des matériaux photochromiques pour colorier le monde
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Matériaux pigmentaires photochromiques
cb-11 noir
bleu cb-09
marron cb-05
café cc-10
violet foncé cdp-04
vert cg-07
bleu ciel csb-08
violette cv-12
jaune cy-14
cr-01 rouge
gris cg-06
orange co-13
orange-rouge cor-03
rose cp-02
violet cp-15
rouge kb-01
marron kb-04
noir kb-06
café kc-03
violet foncé kdr-07
bleu ub-13
rouge foncé udr-14
gree ug-04
gris ug-10
violet foncé cdp-04
orange uo-18
violet up-19
jaune uy-01
viulet uv-12
USB-17 bleu ciel
jaune-rouge uvyr-10
jaune-vert uvyg-17
rouge-violet uvrp-19
violet-orange uvpo-11
rose-violet uvpp-14
orange-violet uvop-16
magenta-violet uvmp-12
gris-violet uvgp-13
café vert uvgc-01
vert-bleu uvgb-18
La découverte du photochromisme organique remonte à plus de 100 ans. La véritable émergence du photochromisme organique remonte aux années 1980, lorsque des composés tels que les benzopyranes et les spirooxazines, qui ont une meilleure fonction de résistance à la fatigue, ont été découverts. Actuellement, la recherche sur les composés photochromiques se concentre principalement sur les composés hétérocycliques apparentés tels que les spirooxazines, les spiropyranes, les diaryléthènes et les anhydrides d'acide captodatif.
Comment fonctionnent les matériaux photochromiques ?
Cela signifie qu'un composé (A) produit un produit (B) lorsqu'il subit une réaction photochimique spécifique. Ce processus se produit lorsque le composé A est exposé à une lumière d'une certaine longueur d'onde. Au cours de ce processus, il se produit un changement notable dans le spectre d'absorption du composé A, car il y a un changement dans la configuration et la structure électroniques. Cependant, lorsqu'il est exposé à des moyens thermiques et à une autre longueur d'onde de lumière différente, le composé A peut revenir à sa forme d'origine.
Types de composés photochromiques organiques
Il existe de nombreux types de matériaux photochromiques organiques avec différents mécanismes de réaction.
①Réactions de cycloaddition, couvrant les diaryléthènes et les anhydrides d’acides captodatifs ;
②Réactions d’oxydoréduction, couvrant les thiazines et les composés aromatiques polycycliques ;
③Isomérisation cis-trans, couvrant les composés azoïques et les colorants naphtopyraniques ;
④Tautomérisation par transfert d’électrons, couvrant les dérivés de salicylidène aniline ;
⑤Clivage de liaison homolytique, couvrant les hexaphénylbiimidazoles ;
6. Clivage de liaison hétérolytique, couvrant les spirooxazines et les spiropyranes.
Voici quelques composés organiques photochromiques.
1 Spiropyrane
Le spiropyrane est un type de composé photochromique organique qui a été le plus largement étudié et le plus étudié en premier.
Le changement de couleur des spiropyranes permet de générer des composés à cycle ouvert avec des structures conjuguées. Au cours de ce processus, une réaction de cycloréversion intramoléculaire se produira via la rupture de liaison hétérolytique.
La réaction de changement de couleur est :
Pour les spiropyranes, la longueur d'onde d'absorption maximale de la forme à cycle ouvert est généralement inférieure à 600 nm. Il est facile à oxyder et à dégrader avec une faible résistance à la fatigue. Il a de bonnes propriétés photochromiques. Il existe plusieurs méthodes pour synthétiser des composés spiropyranes. Les taux de rendement peuvent être supérieurs à 90 %.
2 Spirooxazine
La spirooxazine est un composé possédant de bonnes propriétés photochromiques. Elle a été développée à partir du spiropyrane dans les années 1970.
Il est particulièrement prometteur pour entrer dans le domaine des matériaux photochromiques, car il présente une bonne résistance à la fatigue, des propriétés chimiques stables et une réponse rapide. Son changement de couleur est similaire à celui du spiropyrane, ce qui peut s'expliquer comme suit :
Il s'agit d'une sorte de composés photochromiques organiques présentant une forte stabilité à la lumière et une résistance à la fatigue.
Récemment, plusieurs composés de spirooxazine ont été produits par Chung2Chun Lee et al. en utilisant la synthèse par micro-ondes.
Le rendement de cette méthode n'est pas élevé, environ 40 % seulement. Mais elle peut, en quelques dizaines de minutes, générer des rendements équivalents à ceux que la méthode traditionnelle prend plusieurs heures à générer. Par rapport à la méthode traditionnelle, elle a considérablement amélioré l'efficacité.
3 Chromène
Les chromènes ont une bonne photostabilité, des taux de décoloration et une bonne réactivité à la lumière. C'est une sorte de composés benzopyraniques qui ont fait l'objet de recherches approfondies. La réaction de changement de couleur est la suivante :
4 Fulgide
Les fulgides peuvent générer des phénomènes photochromiques en subissant une tautomérie de valence pour déclencher des cycloréversions intramoléculaires. Il fait référence collectivement aux anhydrides lidènemalonates dialky substitués. Le changement de couleur est le suivant :
Le fulgide est un bon matériau de stockage de données optiques qui est effaçable. Il peut être réécrit plus de dix mille fois. Il présente une bonne résistance à la fatigue, une longue durée de stockage, une bonne stabilité thermique et photo. Nous observons que dans certains fulgides substitués par du phényle dans les états cristallins, les solutions, les verres et les polymères, il existe un photochromisme. Il existe également des effets solvatochromiques prononcés. Actuellement, le fulgide substitué par du furane est le plus profondément et le plus largement étudié.
5 composés azoïques
Le photochromisme des composés azoïques est généré par une réaction d'isomérisation cis-trans de la liaison. Le changement de couleur est le suivant :
Il est très important d'étudier et de concevoir de nouveaux composés azoïques. Les composés azoïques ont une lecture non destructive des informations et une densité de stockage ultra-élevée. C'est son avantage. Il s'agit d'un nouveau type de matériau de stockage d'informations. Il présente également un inconvénient, à savoir que sa stabilité thermique est médiocre et qu'il y a un petit changement dans le spectre d'absorption avant et après le changement de couleur.
6 Diaryléthène
Les diaryléthènes peuvent également générer une cycloréversion réversible ainsi qu'une réaction d'isomérisation cis-trans. Le dihydrophénanthrène généré par la cyclisation est facile à régénérer en phénanthrène grâce à l'oxydation et à la déshydrogénation. Les diaryléthènes sont une sorte de composés photochromiques qui ont été découverts relativement tôt. Ce composé est généré sur la base de l'isomérisation cis-trans. Le changement de couleur est le suivant :
Les diaryléthènes ont suscité beaucoup d'intérêt de la part des chercheurs. Ils présentent certains avantages que d'autres composés photochromiques, tels que les spirooxazines, les spiropyranes et les azobenzènes, ne possèdent pas. Ils ont des temps de réponse rapides, une résistance à la fatigue et une stabilité thermique supérieure.
7 Dérivés d'Anil
L'anil et ses dérivés sont une sorte de composés photochromiques. Ils subissent d'abord une réaction de transfert d'hydrogène, puis un changement de conformation. Ils subissent une réaction en deux étapes. La réaction de changement de couleur est la suivante :
8 Quinone polycyclique
Les quinones polycycliques sont un type de composés. Exposées à la lumière ultraviolette, elles présentent un photochromisme par une réaction de migration d'alcoxyle. La réaction de changement de couleur est la suivante :
Les matériaux photochromiques à base d'anthraquinone sont un type de nouveaux matériaux fonctionnels. Ils présentent certaines caractéristiques. Une caractéristique importante est que sa réaction ana'trans peut être négligée car il n'a pratiquement aucune réaction de décoloration à température ambiante. La caractéristique la plus importante est que, avec des transformations réversibles élevées, il peut effectuer une transformation réversible 500 fois sans endommager les matériaux
9 Viologène
Les viologènes, c'est-à-dire les sels de N, N-dialkyl-4,4′-bipyridinium. Les processus photochromiques des processus photochromiques appartiennent également aux réactions péricycliques. Le changement de couleur est le suivant :
Les composés viologènes sont un type particulier de composés organiques. Par des méthodes photochimiques, électrochimiques et chimiques, ils peuvent générer des réactions d'oxydoréduction. Au cours de la réaction, ils présentent des changements de couleur apparents. Ce type de composés possède d'excellentes propriétés d'oxydoréduction.
10 Spirooxazines pour un nouveau matériau photochromique organique
Les matériaux photochromiques à base de spirooxazine ont un mécanisme de changement de couleur similaire à celui des spiropyranes. Ils constituent un nouveau type de matériaux. Ils ont des propriétés sonores. Dans une situation courante, lorsqu'ils sont exposés à la lumière ultraviolette, la liaison simple entre l'atome d'oxygène et l'atome de spirocarbone se brise. Par conséquent, la molécule est transformée de la forme à cycle fermé à une structure mérocyanine plane à cycle ouvert (elle est désignée comme PMC). Après cela, nous pouvons observer une absorption dans la région visible et un grand système conjugué se forme. L'atome de spirocarbone divise la molécule en un cycle spiro-naphthoxazine et deux cycles indolines presque perpendiculaires. La forme stable des spirooxazines est une structure à cycle fermé incolore (appelée SP). Ces cycles ne sont pas conjugués et nous ne pouvons donc observer aucune absorption dans la région visible. Le PMC revient rapidement à la forme SP une fois la source de lumière UV retirée. Démonstration comme ci-dessous :
L'application des matériaux photochromiques
(1) Éléments de stockage d'informations
Les composés photochromiques peuvent subir des changements de couleur cycliques sous différentes longueurs d'onde et intensités de lumière. Ils peuvent réaliser la rétention et l'effacement d'informations tant qu'ils sont produits dans des composants de stockage de mémoire d'ordinateur. Les composants peuvent effacer ou écrire rapidement des informations. Ils ont une résistance à la fatigue sonore avec une densité d'informations enregistrées inconcevable.
Il s’agit d’une nouvelle orientation de développement pour un nouveau type de matériaux de stockage de mémoire.
(2) Matériaux pour la décoration et l'emballage de protection
Les composés photochromiques peuvent être utilisés comme produits décoratifs. Ils peuvent être utilisés dans les papiers peints, les t-shirts, les œuvres d'art laquées, les vernis à ongles.
Afin de garantir la sécurité et la protection contre le rayonnement solaire, nous pouvons les intégrer dans les pare-brise des véhicules et des avions, les vitrages dynamiques à des fins architecturales, les films d'emballage. Nous pouvons ajouter ces composés dans des agents auxiliaires utilisés dans les revêtements, ce qui donne des encres sérigraphiables, des formulations de revêtement, de l'encre et des diluants, des liants typiques. Ce procédé peut répondre aux différents besoins des clients.
(3) Photographie d'enregistrement holographique à développement automatique
Il s'agit d'une nouvelle technique photographique sèche auto-développante. Elle exploite la photosensibilité des matériaux photochromiques pour générer cette technique photographique. Il existe une substance photochromique (comme le spiropyrane, le fulgide, etc.). Nous pouvons enduire une fine couche de cette substance sur un substrat de support comme un film transparent. Cette substance ne réagit qu'à la lumière ultraviolette mais pas à la lumière visible. Ce processus peut former une image colorée. Cette méthode d'imagerie offre une haute résolution, élimine les erreurs opérationnelles et permet d'enregistrer, d'effacer et de réenregistrer les images en sens inverse. Cette image peut être enregistrée et effacée en sens inverse. Il n'y aura aucun risque d'erreurs opérationnelles et elle est de haute résolution.
(4) Applications militaires
Les matériaux photochromiques peuvent être utilisés pour la production de dosimètres à lumière de haute intensité, car ils sont extrêmement sensibles à la lumière intense. Les matériaux photochromiques peuvent être utilisés pour mesurer les rayons gamma, les rayons X, les rayonnements ionisants, les doses de lumière ultraviolette. Par exemple, si ce type de matériau est appliqué sur l'extérieur d'un vaisseau spatial, les doses de rayonnement élevées peuvent être mesurées avec précision et rapidité. Les matériaux photochromiques présentent de nombreux autres avantages. Ils peuvent également être produits en filtres multicouches. En utilisant de tels filtres, nous pouvons empêcher la lumière ultraviolette de nuire aux yeux et à la peau humaine. Nous pouvons également réguler l'intensité du rayonnement. Si ce type de matériaux est appliqué sur les armes, par exemple, si nous utilisons des systèmes photochromiques très sensibles comme écrans indicateurs sur les armes, les mouvements des navires de guerre et des avions peuvent être suivis. Une trace temporaire qui peut être effacée sera formée.
Table des matières
- Comment fonctionnent les matériaux photochromiques ?
- Types de composés photochromiques organiques
- 1 Spiropyrane
- 2 Spirooxazine
- 3 Chromène
- 4 Fulgide
- 5 composés azoïques
- 6 Diaryléthène
- 7 Dérivés d'Anil
- 8 Quinone polycyclique
- 9 Viologène
- 10 Spirooxazines pour un nouveau matériau photochromique organique
- L'application des matériaux photochromiques
Nous sommes prêts à soutenir vos projets de matériaux thermochromiques