Bahan Termokromik
Gunakan Teknologi Bahan Termokromik Mewarnai Kehidupan
Beranda > Teknologi Pergeseran Warna > Termokromik
Penggunaan Material Termokromik
silikon termokromik
kain termokromik
cat termokromik pada mobil
Plastik termokromik
Kaca termokromik
Produk bayi
Barang Baru
Proyek kerajinan
Medis
Keamanan industri
Kemasan makanan
Peralatan Rumah Tangga
Seri Pigmen Termokromik
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
Black
Biru
Biru hijau
Hijau
Ungu
Jeruk
Merah Muda
Merah
Rose Red
Safir
Apa itu bahan termokromik?
Bahan termokromik adalah jenis zat yang dapat berubah warna saat mengalami perubahan suhu luar. Ini menunjukkan perubahan warna dalam aspek makroskopis. Ketika struktur kimia atau struktur fisik berubah, warnanya pun berubah. Perubahan struktur zat dapat menyebabkan perubahan karakteristik spektral. Begitulah cara makroskopis terjadi.
1.1 Kategori Bahan Termokromik
Bila kita merujuk pada material termokromik yang tidak dapat dibalik, yang kita maksudkan secara umum adalah material yang dapat mengalami perubahan warna yang tidak dapat dibalik, karena material tersebut hanya dapat merekam suhu tertinggi yang pernah dialaminya. Bila material termokromik dipanaskan hingga tingkat tertentu, warnanya akan berubah. Selama proses ini, warnanya tidak pulih atau berubah. Material jenis ini disebut material termokromik. Ada banyak kategori material termokromik yang tidak dapat dibalik. Yang umum kita gunakan adalah senyawa sintetis seperti pigmen aril metana, pewarna azo, pigmen putih berbasis asam, turunan fenol, metil violet, serta sulfida, oksida, nitrat, sulfat, logam fosfat (meliputi molibdenum, barium, magnesium, strontium, kadmium, nikel, kobalt, besi, seng, kromium, mangan, timbal).
1.2 Bahan Termokromik Kolesterik Reversibel
Kristal cair kolesterik merupakan material utama bahan termokromik kolesterik reversibel. Warnanya dapat berubah karena memiliki struktur spiral. Dalam struktur ini, jarak antar lapisan molekuler disebut spiral pitch. Spiral pitch akan berubah saat suhu berubah. Kristal cair kolesterik dengan spiral pitch yang berbeda akan memantulkan cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda. Begitulah cara kristal cair kolesterik berubah warna. Kristal cair kolesterik merupakan material utama tinta kristal cair untuk berubah warna. Berikut adalah detail spesifiknya. Suhu perubahan warnanya relatif rendah (23～42℃) dan perubahan warnanya masuk akal. Kristal ini dapat diproduksi dengan menambahkan bahan pengikat setelah diproses dengan mikroenkapsulasi. Dengan menghasilkan reaksi terhadap interferensi kimia, kemanjuran dan sensitivitasnya berkurang. Selain itu, kristal ini dapat mewujudkan perubahan warna reversibel multi-lapis dan berkelanjutan. Mengenai kerugiannya, biaya produksinya agak tinggi, jadi harganya mahal; ketentuan penggunaannya agak ketat, kita hanya dapat menggunakannya dengan latar belakang gelap; Periode penyimpanannya pendek karena stabilitasnya yang buruk. Fitur-fitur bahan termokromik kristal cair di atas membatasi promosi dan penerapannya secara luas.
1.3 Bahan Termokromik Anorganik yang Dapat Dibalik
Bahan termokromik anorganik reversibel memiliki kelebihan dan kekurangan. Pertama, kelebihan. Bahan ini biasanya menggunakan komponen logam seperti kompleks logam transisi, halida, oksida, elemen logam, dll. Bahan termokromik anorganik padat cocok untuk digunakan pada suhu di atas 200°C. Biaya pembuatannya cukup rendah. Kelebihan lainnya termasuk kinerja pembuatan yang baik, stabilitas termal dan foto yang kuat. Kemudian, kita sampai pada kekurangannya. Warna dan suhu untuk perubahan warna sulit dikontrol dan ditambah lagi, kemampuannya untuk mengubah warna dibatasi oleh sifat intrinsiknya. Selain itu, bahan ini sangat korosif dan beracun. Oleh karena itu, aplikasinya tidak luas.
1.4 Bahan Termokromik Organik yang Dapat Dibalik
Ada banyak material yang termasuk dalam material termokromik organik reversibel. Berdasarkan nama senyawa organiknya, material tersebut dapat diklasifikasikan menjadi turunan α-naphthoquinone, bisanthrones, spirooxindoles, fulgides, spiropyrans, indolenine phthaleins, triarylmethane phthaleins, dan lain-lain. Berdasarkan unsur-unsurnya, material tersebut dapat diklasifikasikan menjadi dua kategori. Kategori pertama adalah material termokromik majemuk multi-komponen. Keunggulannya adalah sebagai berikut. Rentang termokromiknya adalah 20～200℃. Jenis material ini muncul sebagai material baru. Biaya pembuatannya rendah. Terlihat jelas saat warnanya berubah, dengan fitur warna yang hidup dan sensitivitas tinggi terhadap perubahan warna. Kategori kedua adalah material termokromik komponen tunggal, yang ditampilkan oleh satu zat.
Mekanisme Termokromik dari Bahan Termokromik
2.1 Bahan Termokromik Non-Reversibel
Suhu operasional untuk bahan termokromik non-reversibel adalah sekitar 30 ～1200℃. Saat suhu naik, bahan termokromik non-reversibel akan menunjukkan perubahan kimia dan perubahan fisik non-reversibel. Mekanisme termokromik jenis bahan ini adalah sebagai berikut.
- Reaksi solid-state. Selama reaksi ini, warna reaktor sama sekali berbeda dari produk yang dihasilkan. Reaksi ini terjadi ketika pada suhu yang sama, dua atau lebih senyawa campuran masuk ke dalam reaksi solid-state.
- Dekomposisi termal Ketika dipanaskan, zat tersebut mengalami reaksi dekomposisi termal. Warna zat berubah karena perbedaan struktur kimianya sebelum dan sesudah dekomposisi.
- Transformasi oksidatif. Dalam kondisi oksigen, ketika dipanaskan, beberapa zat mengalami reaksi oksidasi dan menghasilkan oksida baru. Terjadi perubahan warna selama proses ini.
- Perubahan warna akibat pelelehan. Dalam keadaan tertentu, bahan kristal organik mengalami pelelehan. Struktur bahan kristal organik rusak. Partikel kristal aktif dan bergerak dalam tingkat yang tidak teratur. Bahan kristal organik berubah dari keadaan padat yang tidak transparan menjadi keadaan leleh yang transparan. Ada perubahan warna yang tampak sebelum dan sesudah pelelehan. Misalnya, ada titanium dioksida dan dimetilaminoazobenzena.
2.2 Mekanisme Perubahan Warna pada Material Kristal Cair Termokromik Reversibel
Bahan kristal cair termokromik dapat secara selektif memantulkan cahaya terpolarisasi dari pita gelombang tertentu dan menyerap cahaya dari pita gelombang tertentu. Warna dan panjang gelombang cahaya pantulan dan cahaya yang ditransmisikan pada permukaan kristal cair akan berubah ketika struktur spiral berkurang atau memanjang. Struktur spiral sensitif terhadap suhu dan pengurangan atau pemanjangannya sangat dipengaruhi oleh suhu eksterior. Oleh karena itu, bahan kristal cair termokromik dapat, dalam rentang suhu tertentu, secara reversibel menunjukkan warna dalam seluruh rentang cahaya tampak bersamaan dengan perubahan suhu.
2.3 Mekanisme Perubahan Warna pada Material Kristal Cair Termokromik Reversibel
2.3.1 Transformasi Struktur Kristal
Bahan termokromik anorganik reversibel akan mengalami perubahan warna pada suhu tertentu. Bahan ini juga akan mengalami transformasi struktur kristal. Saat suhu mendingin, warna akan kembali ke keadaan semula dan struktur kristal juga akan kembali ke keadaan awalnya. Untuk sebagian besar senyawa ion logam, perubahan warnanya disebabkan oleh transformasi struktur kristal. Misalnya;
2.3.2 Kehilangan dan Penyerapan Kembali Air Kristalin
Bila dipanaskan hingga suhu tertentu, bahan termokromik anorganik reversibel dengan air kristal akan kehilangan air kristal dan warnanya akan berubah. Bila suhu mendingin, bahan termokromik anorganik reversibel akan mulai menyerap air dari lingkungan luar lagi, warnanya akan kembali ke keadaan semula. Misalnya:
2.3.3 Transfer Elektron
Beberapa bahan termokromik anorganik reversibel akan mengalami reaksi oksidasi-reduksi pada suhu tertentu. Reaksi semacam ini akan memungkinkan elektron berpindah di antara berbagai elemen, sehingga menghasilkan zat baru. Selama proses ini, warnanya akan berubah. Selanjutnya, saat dampak lingkungan luar menghilang, zat baru tersebut juga menghilang. Warnanya akan kembali ke keadaan semula. Misalnya, suhu untuk lapisan kromotropik PbCrO4 agar berubah warna adalah sekitar 1000°C. Selama proses perubahan warna, terjadi perubahan warna yang jelas; warnanya reversibel dengan akurasi yang cukup tinggi.
2.3.4 Perubahan Geometri Ligand
Bahan termokromik organik reversibel anorganik memiliki perbedaan mencolok dalam warnanya. Namun, sifat tahan panasnya cukup baik. Jenis bahan ini memiliki sifat yang stabil. Ketika suhu luar berubah, geometri ligan bahan ini akan mengalami perubahan reversibel, sehingga menyebabkan perubahan warna reversibel. Misalnya:
2.4 Mekanisme Variasi Warna pada Bahan Termokromik Reversibel Organik
2.4.1 Mekanisme Transfer Elektron
Ketika suhu luar berubah, akan terjadi perpindahan elektron di dalam zat tersebut. Zat tersebut menyerap atau memancarkan panjang gelombang cahaya tertentu, sehingga menyebabkan perubahan warna zat yang reversibel. Jenis bahan termokromik yang memiliki mekanisme perubahan warna tersebut tersusun atas entitas yang meniru pelarut, akseptor elektron, dan donor elektron. Ambil contoh perubahan warna Bisphenol A dan Crystal Violet Lactone.
Ketika suhu luar berubah, reorganisasi struktural bahan termokromik jenis ini akan mengalami perubahan reversibel, sehingga menyebabkan perubahan reversibel zat tersebut. Misalnya, ketika dipanaskan, reorganisasi struktural kompleks padat Ni(N, N'-dimetilvinildiamina) 2(NO2)] (H2O) akan berubah. Warnanya akan berubah dari merah menjadi biru seperti yang diilustrasikan pada Gambar di bawah.
*Ni(N,N'-dimetilvinildiamina)2(NO2)
2.4.3 Interkonversi Tautomerik
Perubahan warna dari jenis bahan termokromik reversibel ini dapat dikaitkan dengan interkonversi tautomerik dari bentuk keton dan bentuk enol. Jenis bahan ini terutama disintesis oleh fenantrena aldehida, naftaldehida, turunan orto-hidroksi benzaldehida, dan analognya masing-masing. Interkonversi tautomerik dari anilina salisilidena masing-masing adalah bentuk ketonik dan bentuk enolik. Ada keseimbangan sensitivitas suhu antara kedua bentuk tersebut, seperti yang ditunjukkan pada Gambar di bawah ini. Anilina salisilidena adalah sejenis senyawa dengan sifat basa Schiff dan tulang punggung katekol. Ketika suhu naik, struktur enolik diperkaya; sebaliknya, ketika suhu turun, struktur ketonik menurun. Perubahan suhu menyebabkan perubahan warna.
Mekanisme termokromisme reversibel dalam anilin salisilidena
2.4.4 Gerak Termal Rantai Molekul
Dalam beberapa tahun terakhir, orang-orang telah mempelajari bahan termokromik reversibel dengan turunan polidiasetilena yang disusun melalui ikatan kovalen atau interaksi aromatik, dan dengan ikatan hidrogen yang ditingkatkan. Banyak termokromisme turunan polidiasetilena yang bersifat ireversibel. Turunan polidiina termokromik reversibel berlapis yang disusun melalui pengaturan diri ikatan hidrogen mengubah rona warnanya sebagai respons terhadap variasi kondisi termal sekitar. Ketika suhu eksterior berubah, gerakan termal rantai molekul akan memicu perubahan warna. Untuk turunan polidiasetilena yang dibuat dengan menggunakan metode fotopolimerisasi, ketika suhu naik, panjang sistem terkonjugasi akan menyusut. Proses ini menyebabkan perpindahan spektrum serapan dari biru ke jingga. Ketika suhu mendingin, warnanya kembali menjadi biru.
Para peneliti ilmiah telah menguasai pengetahuan mendalam tentang bahan termokromik setelah ratusan tahun melakukan eksplorasi dan pengembangan. Kami telah mengembangkan banyak bahan termokromik termasuk berbagai jenis polimer, kristal cair, organik, dan anorganik. Produk-produk dari seri ini telah banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari masyarakat dan sektor industri.
Tulisan Terbaru
Daftar Isi
- Apa itu bahan termokromik?
- 1.1 Kategori Bahan Termokromik
- 1.2 Bahan Termokromik Kolesterik Reversibel
- 1.3 Bahan Termokromik Anorganik yang Dapat Dibalik
- 1.4 Bahan Termokromik Organik yang Dapat Dibalik
- Mekanisme Termokromik dari Bahan Termokromik
- 2.1 Bahan Termokromik Non-Reversibel
- 2.2 Mekanisme Perubahan Warna pada Material Kristal Cair Termokromik Reversibel
- 2.3 Mekanisme Perubahan Warna pada Material Kristal Cair Termokromik Reversibel
- 2.4 Mekanisme Variasi Warna pada Bahan Termokromik Reversibel Organik
Kami Siap Mendukung Proyek Material Termokromik Anda
