Gebruik Fotochrome Materialen Technologie Kleuren Wereld

Home > Kleurveranderende technologieën > Fotochromisch

Voorbeelden van fotochromische materialen

Kunst en ambacht

UV-dosimetrie

Educatief materiaal

Eyewear

Mode en accessoires

Gezondheids- en veiligheidsapparatuur

Medische apparaten

Nagel kunst

Nieuwigheid-artikelen

Promotionele artikelen

Beschermende uitrusting

Veiligheidsdrukwerk

Fotochrome pigmentmaterialen

zwarte cb-11

blauwe cb-09

bruin cb-05

koffie cc-10

donkerpaarse cdp-04

groen cg-07

hemelsblauw csb-08

violet cv-12

gele cy-14

rode cr-01

grijze cg-06

oranje co-13

oranjerode cor-03

roze cp-02

paarse cp-15

rood kb-01

bruin kb-04

zwart kb-06

koffie kc-03

donkerpaarse kdr-07

blauw ub-13

donkerrood udr-14

gree ug-04

grijs ug-10

donkerpaarse cdp-04

oranje uo-18

paars omhoog-19

geel uy-01

violet uv-12

hemelsblauwe usb-17

geel-rood uvyr-10

geelgroene uvyg-17

rood-paars uvrp-19

paars-oranje uvpo-11

roze-paars uvpp-14

oranje-paars uvop-16

magenta-paars uvmp-12

grijspaars uvgp-13

groene koffie uvgc-01

groen-blauw uvgb-18

Het is meer dan 100 jaar geleden dat de organische fotochromie werd ontdekt. De echte noodtoestand van organische fotochromie kan teruggaan tot de jaren 1980, toen mensen verbindingen ontdekten zoals benzopyranen en spirooxazines die een betere vermoeidheidsbestendigheid hebben. Momenteel concentreert het onderzoek naar fotochrome verbindingen zich voornamelijk op verwante heterocyclische verbindingen zoals spirooxazines, spiropyranen, diarylethenen, captodatieve zuuranhydriden.

Hoe werken fotochrome materialen?

Het verwijst naar het feit dat een verbinding (A) een product (B) produceert wanneer deze een specifieke fotochemische reactie ondergaat. Dat proces vindt plaats onder de voorwaarde dat A wordt blootgesteld aan licht van een bepaalde golflengte. Tijdens dit proces is er een merkbare verandering in A's absorptiespectrum, aangezien er een verandering is in de elektronische configuratie en structuur. Wanneer A echter wordt blootgesteld aan thermische middelen en een andere golflengte van licht, kan A terugkeren naar zijn oorspronkelijke vorm.

Soorten organische fotochrome verbindingen

Er bestaan veel soorten organische fotochrome materialen met verschillende reactiemechanismen.

①Cycloadditiereacties, die diarylethenen en captodatieve zuuranhydriden omvatten;

②Oxidatie-reductiereacties, waaronder thiazines en polycyclische aromatische verbindingen;

③Cis-trans-isomerisatie, met inbegrip van azoverbindingen en naftopyrankleurstoffen;

④Tautomerisatie van elektronenoverdracht, met inbegrip van salicylideenanilinederivaten;

⑤Homolytische bindingssplitsing, die hexafenylbiimidazolen bedekt;

⑥Heterolytische bindingssplitsing, die spirooxazines en spiropyranen omvat.

Hier zijn enkele organische fotochrome verbindingen.

1 Spiropyraan

Spiropyran is een soort organische fotochrome verbinding die het uitgebreidst is bestudeerd en het vroegst is onderzocht.

De kleurverandering van spiropyranen is om open-ringverbindingen met geconjugeerde structuren te genereren. Tijdens dit proces zal een intramoleculaire cycloreversiereactie ontstaan via heterolytische bindingssplitsing.

De kleurveranderingsreactie is:

Voor spiropyranen is de maximale absorptiegolflengte van de open-ringvorm over het algemeen minder dan 600 nm. Het is gemakkelijk te oxideren en af te breken met een slechte vermoeiingsweerstand. Het heeft goede fotochrome eigenschappen. Er zijn verschillende methoden voor het synthetiseren van spiropyranverbindingen. De opbrengst kan meer dan 90% bedragen.

2 Spirooxazine

Spirooxazine is een soort verbindingen met een goede fotochromische prestatie. Het werd ontwikkeld op basis van spiropyran in de jaren 1970.

Het is het meest veelbelovend om het veld van fotochrome materialen te betreden, omdat het een goede vermoeidheidsweerstand, stabiele chemische eigenschappen en snelle respons heeft. De kleurverandering is vergelijkbaar met die van spiropyran, wat als volgt kan worden verklaard:

Het is een soort organische fotochrome verbindingen met een hoge lichtstabiliteit en vermoeiingsweerstand.

Chung2Chun Lee et al. hebben onlangs een aantal spirooxazineverbindingen geproduceerd met behulp van microgolfsynthese.

De opbrengst van deze methode is niet hoog, slechts ongeveer 40%. Maar het kan in tientallen minuten opbrengsten genereren die gelijk zijn aan wat de traditionele methode meerdere uren nodig heeft om te genereren. Vergeleken met de traditionele methode is de efficiëntie enorm verbeterd.

3 Chroom

Chromenes heeft een goede fotostabiliteit, ontkleuringssnelheden, goede lichtgevoeligheid. Het is een soort benzopyraanverbindingen met uitgebreid onderzoek. De kleurveranderingsreactie is als volgt:

4 Fulgide

Fulgides kunnen fotochrome verschijnselen genereren door valentietautomerie te ondergaan om intramoleculaire cycloreversies te triggeren. Het verwijst collectief naar gesubstitueerde dialky lidenemalonaatanhydriden. De kleurverandering is als volgt:

Fulgide is een goed optisch dataopslagmateriaal dat uitwisbaar is. Het kan meer dan tienduizend keer worden herschreven. Het heeft een goede vermoeidheidsweerstand, een lange houdbaarheid, een goede thermische en fotostabiliteit. We zien dat er in sommige fenylgesubstitueerde fulgiden in kristallijne toestanden, oplossingen, glazen en polymeren sprake is van fotochromisme. Er zijn ook enkele uitgesproken solvatochromische effecten. Momenteel is furaangesubstitueerde fulgide het meest diepgaand en uitgebreid onderzocht.

5 Azo-verbindingen

De fotochromie van azoverbindingen wordt gegenereerd door een cis-trans-isomerisatiereactie van de binding. De kleurverandering is als volgt:

Het is erg belangrijk om nieuwe azoverbindingen te bestuderen en te ontwerpen. Azoverbindingen hebben een niet-destructieve uitlezing van informatie en een ultrahoge opslagdichtheid. Dit is het voordeel. Het is een nieuw type informatieopslagmateriaal. Het heeft ook een nadeel, namelijk dat hun thermische stabiliteit slecht is en er een kleine verandering is in het absorptiespectrum voor en na kleurverandering.

6 Diaryletheen

Diarylethenes kunnen ook een reversibele cycloreversie genereren, evenals een cis-trans-isomerisatiereactie. Het dihydrofenantreen dat door de cyclisatie wordt gegenereerd, is gemakkelijk te regenereren fenantreen vanwege oxidatie en dehydrogenering. Diarylethenes zijn een soort fotochrome verbindingen die relatief vroeg werden ontdekt. Deze verbinding wordt gegenereerd op basis van cis-trans-isomerisatie. De kleurverandering is als volgt:

Diarylethenes hebben veel aandacht gekregen van onderzoekers. Het heeft een aantal voordelen die andere fotochrome verbindingen, zoals spirooxazines, spiropyranes, azobenzenes, niet bezitten. Het heeft snelle responstijden, vermoeidheidsweerstand, superieure thermische stabiliteit.

7 Anil-derivaten

Anil en zijn derivaten zijn een soort fotochrome verbindingen. Ze ondergaan eerst een waterstofoverdrachtsreactie en ondergaan vervolgens een conformationele verandering. Ze ondergaan een reactie in twee stappen. De kleurveranderingsreactie is:

8 Polycyclische chinon

Polycyclische chinonen zijn een soort verbindingen. Wanneer ze worden blootgesteld aan ultraviolet licht, vertonen ze fotochromie door een alkoxylmigratiereactie. De kleurveranderingsreactie is:

Op antrachinon gebaseerde fotochromische materialen zijn een soort nieuwe functionele materialen. Het heeft enkele kenmerken. Een belangrijk kenmerk is dat de ana'trans-reactie ervan verwaarloosd kan worden, aangezien het bij kamertemperatuur vrijwel geen ontkleuringsreactie heeft. Het belangrijkste kenmerk is dat het, met hoge reversibele transformaties, 500 keer reversibele transformaties kan uitvoeren zonder materialen te beschadigen

9 Viologen

Viologenen, d.w.z. N, N-dialkyl-4,4′-bipyridiniumzouten. De fotochrome processen van fotochrome processen behoren ook tot pericyclische reacties. De kleurverandering is als volgt:

Viologenverbindingen zijn een speciaal soort organische stoffen. Door fotochemische, elektrochemische, chemische methodes kunnen ze redoxreacties genereren. Tijdens de reactie vertonen ze schijnbare kleurveranderingen. Dit soort verbindingen heeft uitstekende redoxeigenschappen.

10 Spirooxazines voor nieuw organisch fotochroom materiaal

Spirooxazine-gebaseerde fotochromische materialen hebben een vergelijkbaar kleurveranderingsmechanisme als spiropyranen. Het is een nieuw soort materiaal. Ze hebben goede eigenschappen. In een veelvoorkomende situatie breekt de enkele binding tussen het zuurstofatoom en het spirocarbonatoom bij blootstelling aan ultraviolet licht. Daarom wordt het molecuul getransformeerd van de gesloten-ringvorm naar een open-ring vlakke merocyaninestructuur (aangeduid als PMC). Daarna kunnen we absorptie in het zichtbare gebied waarnemen en wordt een groot geconjugeerd systeem gevormd. Het spirocarbonatoom verdeelt het molecuul in een spiro-naftoxazinering en twee bijna loodrechte indolineringen. De stabiele vorm van spirooxazinen is een kleurloze gesloten-ringstructuur (aangeduid als SP). Deze ringen zijn niet geconjugeerd en daarom kunnen we geen absorptie in het zichtbare gebied waarnemen. De PMC gaat snel terug naar de SP-vorm nadat de UV-lichtbron is verwijderd. Demo zoals hieronder:

De toepassing van fotochrome materialen

(1) Informatieopslagelementen

De fotochromische verbindingen kunnen cyclische kleurveranderingen ondergaan onder verschillende golflengten en intensiteiten van licht. Ze kunnen het behoud en wissen van informatie realiseren zolang ze worden geproduceerd in computergeheugenopslagcomponenten. De componenten kunnen snel informatie wissen of schrijven. Ze hebben een goede vermoeidheidsweerstand met een onvoorstelbare dichtheid van opgenomen informatie.

Dit is een nieuwe ontwikkelingsoriëntatie voor een nieuw type geheugenopslagmateriaal.

(2) Materialen voor decoratie en beschermende verpakking

Fotochromische verbindingen kunnen dienen als sierproducten. Het kan worden gebruikt in behang, T-shirts, gelakte kunstwerken, nagellakken.

Om de veiligheid en bescherming tegen zonnestraling te garanderen, kunnen we ze integreren in voorruiten voor voertuigen en vliegtuigen, dynamische beglazing voor architecturale doeleinden, verpakkingsfolies. We kunnen deze verbindingen toevoegen aan hulpstoffen die worden gebruikt in coatings, wat resulteert in zeefdrukbare inkten, coatingformuleringen, inkt en verdunningsmiddelen, typische bindmiddelen. Dit proces kan voldoen aan verschillende behoeften van klanten.

(3) Zelfontwikkelende holografische opnamefotografie

Het is een nieuwe, zichzelf ontwikkelende droge fotografische techniek. Het maakt gebruik van de lichtgevoeligheid van fotochrome materialen om deze fotografische techniek te genereren. Er is een fotochrome substantie (zoals spiropyran, fulgide, enz.). We kunnen een dunne laag van een dergelijke substantie op een ondersteunend substraat aanbrengen, zoals een transparante film. Een dergelijke substantie reageert alleen op ultraviolet licht, maar niet op zichtbaar licht. Een dergelijk proces kan een gekleurd beeld vormen. Deze beeldvormingsmethode biedt een hoge resolutie, elimineert operationele fouten en maakt het mogelijk om beelden in omgekeerde volgorde op te nemen, te wissen en opnieuw op te nemen. Deze afbeelding kan in omgekeerde volgorde worden opgenomen en gewist. Er is geen kans op operationele fouten en het heeft een hoge resolutie.

(4) Militaire toepassingen

Fotochrome materialen kunnen worden gebruikt voor de productie van lichtdosimeters met hoge intensiteit, omdat ze extreem gevoelig zijn voor intens licht. Fotochrome materialen kunnen worden gebruikt om gammastralen, röntgenstralen, ioniserende straling en doses ultraviolet licht te meten. Als dit soort materiaal bijvoorbeeld op de buitenkant van een ruimtevaartuig wordt gecoat, kunnen de hoge stralingsdoses nauwkeurig en snel worden gemeten. Fotochrome materialen hebben nog veel meer voordelen. Het kan ook worden geproduceerd in meerlaagse filters. Door dergelijke filters te gebruiken, kunnen we voorkomen dat ultraviolet licht de menselijke ogen en huid beschadigt. We kunnen ook de intensiteit van de straling reguleren. Als dit soort materialen bijvoorbeeld op de wapens worden gecoat, als we zulke zeer gevoelige fotochrome systemen gebruiken als indicatorschermen op wapens, kunnen de bewegingen van oorlogsschepen en vliegtuigen worden gevolgd. Er wordt een tijdelijk spoor gevormd dat kan worden gewist.

Recente Nieuws

15+ veelgestelde vragen wanneer we lichtgevoelig pigment gebruiken

15 Augustus 2024

Kunnen meekleurende pigmentproducten worden gemengd met andere kleurveranderende pigmenten?

19 oktober 2023

Inhoudsopgave

Wij zijn klaar om uw thermochrome materiaalprojecten te ondersteunen