Термохромный материал
Используйте технологию термохромных материалов Coloring Life
Главная > Технологии изменения цвета > Термохромные
Использование термохромных материалов
термохромный силикон
термохромная ткань
термохромная краска на автомобиле
Термохромные пластики
Термохромное стекло
Для детей
Новинки
Ремесленные проекты
Мед
Промышленная безопасность
Упаковка для еды
Бытовая техника
Серия термохромных пигментов
KC01
KC02
KC03
KC04
KC05
KC06
KC07
KC08
KC09
KC10
кКББ-02
ККБП-13
ККБП-17
ККБП-18
КЦБР-20
KCBY-04
КЦКР-11
KCGY-10
КЦГО-19
ККОЙ-01
Цвет - Черный.
Blue
Цвет морской волны
Зелёная
Purple
Апельсин
Pink
Red
Rose Red
Сапфир
Что такое термохромные материалы?
Термохромные материалы — это вещества, способные менять цвет под воздействием изменения внешней температуры . Изменение цвета наблюдается на макроскопическом уровне. Изменение химической или физической структуры приводит к изменению цвета. Изменение структуры вещества может вызывать изменение спектральных характеристик. Так происходит макроскопическое изменение цвета.
1.1 Категории термохромных материалов
Когда мы говорим о необратимых термохромных материалах, мы обычно имеем в виду материал, который может испытывать необратимое изменение цвета, поскольку он может регистрировать только самую высокую температуру, которую он испытал. Когда термохромный материал нагревается до определенной степени, его цвет изменится. Во время этого процесса цвет не восстанавливается и не изменяется. Этот вид материала — то, что мы называем термохромными материалами. Существует много категорий необратимых термохромных материалов. Обычно мы используем синтетические соединения, такие как арилметановые пигменты, азокрасители, кислотные белые пигменты, производные фенола, метиловый фиолетовый, а также сульфиды, оксиды, нитраты, сульфаты, фосфаты металлов (включая молибден, барий, магний, стронций, кадмий, никель, кобальт, железо, цинк, хром, марганец, свинец).
1.2 Обратимые холестерические термохромные материалы
Холестерические жидкие кристаллы являются основными материалами обратимых холестерических термохромных материалов. Его цвет может меняться, поскольку он имеет спиральную структуру. В этой структуре межслойное расстояние молекулярных слоев называется шагом спирали. Шаг спирали будет меняться при изменении температуры. Холестерические жидкие кристаллы с различным шагом спирали будут отражать свет с различной длиной волны. Вот как холестерические жидкие кристаллы меняют цвет. Холестерические жидкие кристаллы являются основными материалами для жидкокристаллических чернил для изменения цвета. Вот конкретные детали. Его температура изменения цвета относительно низкая (23～42℃), и он чувствителен к изменению цвета. Его можно получить путем добавления связующих веществ после обработки методом микрокапсулирования. При возникновении реакции на химическое вмешательство его эффективность и чувствительность снижаются. Кроме того, он может реализовать многослойное и непрерывное обратимое изменение цвета. Что касается его недостатков, его себестоимость довольно высока, поэтому он дорогой; условия его использования довольно строгие, мы можем использовать его только на темном фоне; срок хранения короткий из-за его плохой стабильности. Эти вышеперечисленные особенности жидкокристаллических термохромных материалов ограничивают его широкое продвижение и применение.
1.3 Обратимые неорганические термохромные материалы
Обратимый неорганический термохромный материал имеет свои преимущества и недостатки. Во-первых, преимущества. Обычно он использует металлические компоненты, такие как комплексы переходных металлов, галогениды, оксиды, металлические элементы и т. д. Твердые неорганические термохромные материалы подходят для использования при температуре выше 200 °C. Его себестоимость довольно низкая. Другие преимущества включают в себя надежные производственные характеристики, надежную термическую и фотостабильность. Затем мы переходим к его недостаткам. Его цвет и температуру изменения цвета трудно контролировать, и, кроме того, его способность изменять цвет ограничена его собственными свойствами. Кроме того, он очень едкий и токсичный. Поэтому его применение не является обширным.
1.4 Обратимые органические термохромные материалы
Существует множество материалов, которые относятся к обратимым органическим термохромным материалам. В соответствии с названием органических соединений их можно классифицировать на производные α-нафтохинона, бисантроны, спирооксиндолы, фульгиды, спиропираны, индоленинфталеины, триарилметанфталеины и т. д. В зависимости от их элементов их можно классифицировать на две категории. Первая категория - это многокомпонентные составные термохромные материалы. Их преимущества заключаются в следующем. Их термохромный диапазон составляет 20～200℃. Этот вид материала появляется как новый материал. Его себестоимость производства низкая. Это очевидно, когда цвет меняется, с яркими цветовыми характеристиками и высокой чувствительностью к изменению цвета. Вторая категория - это однокомпонентные термохромные материалы, которые характеризуются одним веществом.
Термохромные механизмы термохромных материалов
2.1 Необратимые термохромные материалы
Рабочая температура для необратимых термохромных материалов составляет около 30 ～1200℃. При повышении температуры необратимые термохромные материалы будут проявлять химические изменения и необратимые физические изменения. Механизмы термохромизма этого типа материалов следующие.
- Твердофазные реакции. Во время этой реакции цвет реакторов полностью отличается от цвета их конечных продуктов. Эта реакция происходит, когда при одинаковой температуре два или более двух смешанных соединений вступают в твердофазную реакцию.
- Термическое разложение При нагревании вещество вступает в реакцию термического разложения. Цвет вещества изменяется из-за разницы его химической структуры до и после разложения.
- Окислительные превращения. В присутствии кислорода при нагревании некоторые вещества вступают в реакции окисления и образуют новые оксиды. При этом происходит изменение цвета.
- Изменение цвета, вызванное плавлением. При определенных обстоятельствах органические кристаллические материалы переходят в состояние, вызванное плавлением. Структура органических кристаллических материалов повреждается. Кристаллические частицы активны и движутся на нерегулярном уровне. Органические кристаллические материалы переходят из непрозрачного твердого состояния в прозрачное плавящееся состояние. Существуют очевидные изменения цвета до и после плавления. Например, существуют диоксид титана и диметиламиноазобензол.
2.2 Механизм изменения цвета в обратимых термохромных жидкокристаллических материалах
Термохромные жидкокристаллические материалы могут избирательно отражать поляризованный свет определенных волновых диапазонов и поглощать свет определенных волновых диапазонов. Цвет и длина волны отраженного света и прошедшего света на поверхности жидкого кристалла будут изменяться, когда спиральная структура вычитается или расширяется. Спиральная структура чувствительна к температуре, и ее вычитание или расширение в значительной степени зависят от внешней температуры. Следовательно, термохромные жидкокристаллические материалы могут в определенном диапазоне температур обратимо проявлять цвет во всем диапазоне видимого света вместе с изменением температуры.
2.3 Механизм изменения цвета в обратимых термохромных жидкокристаллических материалах
2.3.1 Трансформация кристаллической структуры
Обратимые неорганические термохромные материалы при определенной температуре будут испытывать изменения цвета. Они также будут вступать в трансформацию кристаллической структуры. Когда температура понижается, цвет вернется в свое первоначальное состояние, и кристаллическая структура также вернется в свое первоначальное состояние. Для большинства соединений ионов металлов их изменения цвета вызваны трансформацией кристаллической структуры. Например:
2.3.2 Потеря и реабсорбция кристаллической воды
При нагревании до определенной температуры обратимые неорганические термохромные материалы с кристаллической водой теряют кристаллическую воду и цвет меняется. При понижении температуры обратимые неорганические термохромные материалы снова начинают поглощать воду из внешней среды, цвет возвращается к исходному состоянию. Например:
2.3.3 Перенос электронов
Некоторые обратимые неорганические термохромные материалы будут испытывать окислительно-восстановительную реакцию при определенной температуре. Этот тип реакции позволит электронам перемещаться между различными элементами, таким образом, генерируя новое вещество. В ходе этого процесса цвет изменится. Впоследствии, когда воздействие внешней среды исчезнет, новое вещество также исчезнет. Цвет вернется к своему первоначальному состоянию. Например, температура для изменения цвета хромотропного покрытия PbCrO4 составляет около 1000°C. В процессе изменения цвета происходит отчетливое изменение цвета; цвет обратим с довольно высокой точностью.
2.3.4 Изменения геометрии лиганда
Неорганические обратимые органические термохромные материалы имеют выраженные различия в цвете. Но их свойство термостойкости является надежным. Этот вид материала стабилен по своим свойствам. При изменении внешней температуры геометрия лиганда этого материала будет претерпевать обратимые изменения, что приведет к обратимому изменению цвета. Например:
2.4 Механизм изменения цвета органических обратимых термохромных материалов
2.4.1 Механизм переноса электронов
При изменении внешней температуры внутри вещества происходит перенос электронов. Вещество поглощает или излучает определенную длину волны света, что приводит к обратимому изменению цвета вещества. Этот тип термохромных материалов, обладающих таким механизмом изменения цвета, состоит из имитирующих растворитель веществ, акцепторов электронов, доноров электронов. Возьмем в качестве примера изменение цвета бисфенола А и лактона кристаллического фиолетового.
При изменении внешней температуры происходит обратимая структурная перестройка термохромных материалов, что приводит к обратимому изменению вещества. Например, при нагревании происходит структурная перестройка твердого комплекса Ni(N,N'-диметилвинилдиамин) 2(NO2) ] (H2O). Цвет изменяется с красного на синий, как показано на рисунке ниже.
［Ni(N,N'-диметилвинилдиамин) 2 (NO2) ］
2.4.3 Таутомерное взаимопревращение
Изменение цвета этого вида обратимых термохромных материалов может быть связано с таутомерным взаимопревращением кетонной формы и енольной формы. Этот вид материала в основном синтезируется фенантреновым альдегидом, нафтальдегидом, орто-гидроксипроизводными бензальдегида и их соответствующими аналогами. Таутомерное взаимопревращение салицилиденанилина представляет собой соответственно кетонную форму и енольную форму. Существует баланс температурной чувствительности между двумя формами, как показано на рисунке ниже. Салицилиденанилин является своего рода соединением с природой основания Шиффа и катехольным остовом. Когда температура повышается, енольная структура обогащается; и наоборот, когда температура понижается, кетонная структура уменьшается. Изменение температуры приводит к изменению цвета.
Механизм обратимого термохромизма в салицилиденанилине
2.4.4 Тепловое движение молекулярных цепей
В последние годы люди изучали обратимые термохромные материалы производных полидиацетилена, собранных ковалентными связями или ароматическими взаимодействиями, а также усиленными водородными связями. Многие термохромизмы производных полидиацетилена необратимы. Слоистые, обратимые термохромные производные полидиина, собранные посредством самоорганизации водородных связей, изменяют свой оттенок в ответ на изменения окружающих тепловых условий. Когда внешняя температура изменяется, тепловое движение молекулярной цепи вызовет изменение цвета. Для производных полидиацетилена, изготовленных с использованием метода фотополимеризации, при повышении температуры длина сопряженной системы будет сокращаться. Этот процесс приводит к переходу спектра поглощения от синего к оранжевому. Когда температура понижается, цвет снова становится синим.
Научные исследователи уже обрели глубокие знания о термохромных материалах после ста лет исследований и разработок. Мы разработали множество термохромных материалов, включая полимерные, жидкокристаллические, органические, неорганические разновидности. Изделия этой серии широко применяются в повседневной жизни людей и в промышленных секторах.
Последние посты
Содержание
- Что такое термохромные материалы?
- 1.1 Категории термохромных материалов
- 1.2 Обратимые холестерические термохромные материалы
- 1.3 Обратимые неорганические термохромные материалы
- 1.4 Обратимые органические термохромные материалы
- Термохромные механизмы термохромных материалов
- 2.1 Необратимые термохромные материалы
- 2.2 Механизм изменения цвета в обратимых термохромных жидкокристаллических материалах
- 2.3 Механизм изменения цвета в обратимых термохромных жидкокристаллических материалах
- 2.4 Механизм изменения цвета органических обратимых термохромных материалов
Мы готовы поддержать ваши проекты по термохромным материалам
