Materiale termocromico
Utilizzare la tecnologia dei materiali termocromici per colorare la vita
Casa > Tecnologie di cambio colore > Termocromico
Utilizzi dei materiali termocromici
silicone termocromico
tessuto termocromico
vernice termocromica su auto
Plastiche termocromiche
Vetro termocromico
Prodotti per l'infanzia
Articoli di novità
Progetti artigianali
Medicale
Sicurezza industriale
Imballaggi alimentari
Elettrodomestici
Serie di pigmenti termocromici
KC01
KC02
KC03
KC04
KC05
KC06
KC07
KC08
KC09
KC10
Codice articolo: kCBB-02
Codice KCBP-13
Codice KCBP-17
Codice KCBP-18
Il KCBR-20
Numero di serie: KCBY-04
Il KCCR-11
KCGY-10
Il KCGO-19
Codice KCOY-01
Nero
Blue
Blu verde
Verde
Viola
Arancio
Rosa
Rosso
Red Rose
Zaffiro
Cosa sono i materiali termocromici?
I materiali termocromici sono un tipo di sostanza che può cambiare colore quando subisce una variazione della temperatura esterna. Mostra un cambiamento di colore in un aspetto macroscopico. Quando la struttura chimica o fisica cambia, il colore cambia. Il cambiamento della struttura della sostanza può portare al cambiamento delle caratteristiche spettrali. Ecco come avviene la macroscopicità.
1.1 Categorie di materiali termocromici
Quando facciamo riferimento a materiali termocromici non reversibili, intendiamo generalmente un materiale che può subire un cambiamento di colore non reversibile, poiché può registrare solo la temperatura più alta che ha sperimentato. Quando un materiale termocromico viene riscaldato a un certo grado, il suo colore cambierà. Durante questo processo, il colore non recupera né cambia. Questo tipo di materiale è ciò che chiamiamo materiali termocromici. Esistono molte categorie di materiali termocromici non reversibili. Ciò che utilizziamo comunemente sono composti sintetici come pigmenti di arilmetano, coloranti azoici, pigmenti bianchi a base acida, derivati del fenolo, metilvioletto, nonché solfuri, ossidi, nitrati, solfati, fosfati metallici (che coprono molibdeno, bario, magnesio, stronzio, cadmio, ickel, cobalto, ferro, zinco, cromo, manganese, piombo).
1.2 Materiali termocromici colesterici reversibili
I cristalli liquidi colesterici sono i materiali principali dei materiali termocromici colesterici reversibili. Il suo colore può cambiare perché ha una struttura a spirale. In questa struttura, la spaziatura interstrato degli strati molecolari è chiamata passo a spirale. Il passo a spirale cambierà una volta che cambia la temperatura. I cristalli liquidi colesterici con passo a spirale diverso rifletteranno la luce di diversa lunghezza d'onda. Ecco come i cristalli liquidi colesterici cambiano colore. I cristalli liquidi colesterici sono i materiali principali per gli inchiostri a cristalli liquidi per cambiare colore. Ecco i dettagli specifici. La sua temperatura di cambio colore è relativamente bassa (23～42℃) ed è sensibile al cambio colore. Può essere prodotto aggiungendo agenti leganti dopo essere stato elaborato tramite microincapsulazione. Generando una reazione all'interferenza chimica, la sua efficacia e sensibilità diminuiscono. Inoltre, può realizzare un cambio colore reversibile multistrato e continuo. Per quanto riguarda i suoi svantaggi, il suo costo di produzione è piuttosto elevato, quindi è costoso; le condizioni per il suo utilizzo sono piuttosto rigide, possiamo usarlo solo su uno sfondo scuro; il periodo di conservazione è breve a causa della sua scarsa stabilità. Queste caratteristiche dei materiali termocromici a cristalli liquidi sopra menzionate ne limitano la promozione e l'applicazione su larga scala.
1.3 Materiali termocromici inorganici reversibili
Il materiale termocromico inorganico reversibile presenta vantaggi e svantaggi. Innanzitutto, i vantaggi. Solitamente impiega componenti metallici come complessi di metalli di transizione, alogenuri, ossidi, elementi metallici, ecc. I materiali termocromici inorganici solidi sono adatti per essere utilizzati a temperature superiori a 200°C. Il suo costo di produzione è piuttosto basso. Altri vantaggi includono solide prestazioni di produzione, robuste stabilità termica e fotostabilità. Poi, arriviamo ai suoi svantaggi. Il suo colore e la sua temperatura per il cambio colore sono difficilmente controllabili e, inoltre, la sua capacità di cambio colore è limitata dalle sue proprietà intrinseche. Inoltre, è altamente corrosivo e tossico. Pertanto, la sua applicazione non è estesa.
1.4 Materiali termocromici organici reversibili
Ci sono molti materiali che appartengono ai materiali termocromici organici reversibili. In base al nome dei composti organici, possono essere classificati in derivati dell'α-naftochinone, bisantroni, spirooxindoli, fulgidi, spiropirani, indolenina ftaleina, triarilmetano ftaleina, ecc. In base ai loro elementi, possono essere classificati in due categorie. La prima categoria è quella dei materiali termocromici composti multicomponente. I suoi vantaggi sono i seguenti. Il suo intervallo termocromico è 20～200℃. Questo tipo di materiale sta emergendo come un nuovo materiale. Il suo costo di produzione è basso. È ovvio quando il colore cambia, con caratteristiche di colore vivide e alta sensibilità al cambiamento di colore. La seconda categoria è quella dei materiali termocromici monocomponente, che è caratterizzata da una singola sostanza.
Meccanismi termocromici dei materiali termocromici
2.1 Materiali termocromici non reversibili
La temperatura operativa per i materiali termocromici non reversibili è di circa 30 ～1200℃. Quando la temperatura aumenta, i materiali termocromici non reversibili mostreranno cambiamenti chimici e cambiamenti fisici non reversibili. I meccanismi per il termocromismo di questo tipo di materiali sono i seguenti.
- Reazioni allo stato solido. Durante questa reazione, il colore dei reattori è totalmente diverso da quello dei prodotti risultanti. Questa reazione avviene quando alla stessa temperatura, due o più di due composti misti entrano in reazione allo stato solido.
- Decomposizione termica Quando riscaldata, la sostanza entra in una reazione di decomposizione termica. Il colore della sostanza cambia a seconda della differenza della sua struttura chimica prima e dopo la decomposizione.
- Trasformazioni ossidative. In presenza di ossigeno, quando riscaldate, alcune sostanze entrano in reazioni di ossidazione e generano nuovi ossidi. Durante questo processo si verifica un cambiamento di colore.
- Cambiamento di colore indotto dalla fusione. In determinate circostanze, i materiali cristallini organici entrano in fusione indotta. La struttura dei materiali cristallini organici è danneggiata. Le particelle di cristallo sono attive e si muovono a un livello irregolare. I materiali cristallini organici si trasformano da stato solido non trasparente a stato di fusione trasparente. Ci sono evidenti cambiamenti di colore prima e dopo la fusione. Ad esempio, ci sono biossido di titanio e dimetilamminoazobenzene.
2.2 Meccanismo di cambiamento di colore nei materiali cristallini liquidi termocromici reversibili
I materiali a cristalli liquidi termocromici possono riflettere selettivamente la luce polarizzata di determinate bande d'onda e assorbire la luce di determinate bande d'onda. Il colore e la lunghezza d'onda della luce riflessa e della luce trasmessa sulla superficie del cristallo liquido cambieranno quando la struttura a spirale si sottrae o si estende. La struttura a spirale è sensibile alla temperatura e la sua sottrazione o estensione sono fortemente influenzate dalla temperatura esterna. Quindi, i materiali a cristalli liquidi termocromici possono, in un certo intervallo di temperatura, esibire in modo reversibile il colore in un intero intervallo di luce visibile insieme al cambiamento di temperatura.
2.3 Meccanismo di cambiamento di colore nei materiali cristallini liquidi termocromici reversibili
2.3.1 Trasformazione della struttura cristallina
I materiali termocromici inorganici reversibili, a una certa temperatura, subiranno cambiamenti di colore. Entreranno anche nella trasformazione della struttura cristallina. Quando la temperatura si raffredda, il colore tornerà al suo stato originale e anche la struttura cristallina tornerà al suo stato iniziale. Per la maggior parte dei composti di ioni metallici, i loro cambiamenti di colore sono indotti dalla trasformazione della struttura cristallina. Ad esempio;
2.3.2 Perdita e riassorbimento dell'acqua cristallina
Quando riscaldati a una certa temperatura, i materiali termocromici inorganici reversibili con acqua cristallina perderanno acqua cristallina e il colore cambierà. Quando la temperatura si raffredda, i materiali termocromici inorganici reversibili ricominceranno ad assorbire acqua dall'ambiente esterno, il colore tornerà al suo stato originale. Ad esempio:
2.3.3 Trasferimento di elettroni
Alcuni materiali termocromici inorganici reversibili subiranno una reazione di ossidoriduzione a una certa temperatura. Questo tipo di reazione consentirà agli elettroni di trasferirsi tra diversi elementi, generando così una nuova sostanza. Durante questo processo, il colore cambierà. Successivamente, quando l'impatto dell'ambiente esterno scompare, anche la nuova sostanza scompare. Il colore tornerà al suo stato originale. Ad esempio, la temperatura per il rivestimento cromotropico PbCrO4 per cambiare colore è di circa 1000 °C. Durante il processo di cambio colore, si verifica un netto cambiamento di colore; il colore è reversibile con una precisione piuttosto elevata.
2.3.4 Cambiamenti nella geometria del ligando
I materiali termocromici organici reversibili inorganici presentano differenze pronunciate nel colore. Ma la loro proprietà di resistenza al calore è solida. Questo tipo di materiale è stabile nei suoi attributi. Quando la temperatura esterna cambia, la geometria del legante di questo materiale subirà cambiamenti reversibili, portando così al cambiamento reversibile del colore. Ad esempio:
2.4 Il meccanismo di variazione del colore dei materiali termocromici organici reversibili
2.4.1 Meccanismo di trasferimento degli elettroni
Quando la temperatura esterna cambia, si verificherà un trasferimento di elettroni all'interno della sostanza. La sostanza assorbe o irradia una certa lunghezza d'onda di luce, determinando così il cambiamento reversibile del colore della sostanza. Questo tipo di materiali termocromici che possiedono tale meccanismo di cambiamento di colore sono composti da entità che imitano i solventi, accettori di elettroni, donatori di elettroni. Prendiamo come esempio il cambiamento di colore del Bisfenolo A e del Lattone Violetto Cristallino.
Quando la temperatura esterna cambia, la riorganizzazione strutturale di questo tipo di materiali termocromici subirà un cambiamento reversibile, portando così al cambiamento reversibile della sostanza. Ad esempio, quando riscaldato, la riorganizzazione strutturale del complesso solido Ni(N, N'-dimetilvinildiammina) 2(NO2)] (H2O) cambierà. Il colore cambierà da rosso a blu come illustrato nella Figura sottostante.
［Ni(N，N'-dimetilvinildiammina) 2 (NO2) ］
2.4.3 Interconversione tautomerica
Il cambiamento di colore di questo tipo di materiali termocromici reversibili può essere attribuito all'interconversione tautomerica della forma chetonica e della forma enolica. Questo tipo di materiale è sintetizzato principalmente da fenantrene aldeide, naftaldeide, derivati orto-idrossilici della benzaldeide e rispettivi analoghi. L'interconversione tautomerica della salicilidene anilina è rispettivamente forme chetoniche e forme enoliche. C'è un equilibrio di sensibilità alla temperatura tra le due forme, come mostrato nella figura sottostante. La salicilidene anilina è un tipo di composto con una natura di base di Schiff e una struttura catecolica. Quando la temperatura aumenta, la struttura enolica si arricchisce; al contrario, quando la temperatura scende, la struttura chetonica diminuisce. Il cambiamento di temperatura porta al cambiamento di colore.
Il meccanismo del termocromismo reversibile nell'anilina salicilidene
2.4.4 Moto termico delle catene molecolari
Negli ultimi anni, le persone hanno studiato i materiali termocromici reversibili mediante derivati del polidiacetilene assemblati mediante legami covalenti o interazioni aromatiche e mediante legami idrogeno potenziati. Molti derivati del polidiacetilene termocromici sono irreversibili. I derivati del polidiyne termocromici reversibili e stratificati assemblati mediante auto-organizzazione mediante legami idrogeno modificano la loro tonalità in risposta alle variazioni delle condizioni termiche ambientali. Quando la temperatura esterna cambia, il moto termico della catena molecolare innescherà il cambiamento di colore. Per i derivati del polidiacetilene realizzati mediante il metodo della fotopolimerizzazione, quando la temperatura aumenta, la lunghezza del sistema coniugato si contrae. Questo processo porta il trasferimento dello spettro di assorbimento dal blu all'arancione. Quando la temperatura si raffredda, il colore torna a essere blu.
I ricercatori scientifici hanno già acquisito una conoscenza approfondita dei materiali termocromici dopo centinaia di anni di esplorazione e sviluppo. Abbiamo sviluppato molti materiali termocromici, tra cui varietà polimeriche, cristalline liquide, organiche e inorganiche. I prodotti di questa serie sono stati ampiamente applicati nella vita quotidiana delle persone e nei settori industriali.
Post Recenti
Sommario
- Cosa sono i materiali termocromici?
- 1.1 Categorie di materiali termocromici
- 1.2 Materiali termocromici colesterici reversibili
- 1.3 Materiali termocromici inorganici reversibili
- 1.4 Materiali termocromici organici reversibili
- Meccanismi termocromici dei materiali termocromici
- 2.1 Materiali termocromici non reversibili
- 2.2 Meccanismo di cambiamento di colore nei materiali cristallini liquidi termocromici reversibili
- 2.3 Meccanismo di cambiamento di colore nei materiali cristallini liquidi termocromici reversibili
- 2.4 Il meccanismo di variazione del colore dei materiali termocromici organici reversibili
Siamo pronti a supportare i tuoi progetti di materiali termocromici
