Noul material electrocrom poate schimba rapid culoarea prin electricitate

Schimbarea culorii în materialele electrocromice. Credit: © Vera Hiendl, e-conversion / LMU

Sticla inteligentă își poate schimba culoarea rapid prin electricitate. Un nou material dezvoltat de chimiștii LMU a stabilit acum un record de viteză pentru o astfel de modificare.

Noaptea pe autostradă. Plouă, farurile strălucitoare ale mașinii din spatele tău orbesc. Cât de convenabil este să ai o oglindă colorată automat într-un astfel de caz. Din punct de vedere tehnic, acest aditiv util se bazează pe materiale electrocromice. Când se aplică o tensiune, absorbția luminii și culoarea lor se schimbă. Controlată de un senzor de lumină, oglinda retrovizoare poate filtra strălucirea puternică.

Recent, experții au descoperit că, pe lângă materialele electrocromice anorganice create, o nouă generație de structuri de plasă foarte căptușite poate fi, de asemenea, echipată cu această capacitate: așa-numitul cadru organic covalent, abreviat COF. Acestea constau din blocuri organice produse sintetic, care, în combinații adecvate, formează rețele cristaline și nanoporoase. Aici, decolorarea poate fi cauzată de o tensiune electrică aplicată care determină o oxidare sau contracție a materialului.

Principiul construcției modulare

Echipa LMU condusă de Thomas Bein (Chimie fizică, LMU München, vorbitor al grupului perfecțiune prin e-conversie) a dezvoltat acum structuri COF a căror viteză de comutare și eficiența vopsirii sunt de multe ori mai mari decât cele ale compușilor anorganici. COF-urile sunt atractive, deoarece proprietățile lor materiale pot fi ajustate la o gamă largă prin modificarea blocurilor lor moleculare. Oamenii de știință de la LMU München și Universitatea din Cambridge au profitat de ei pentru a proiecta COF-uri care erau ideale pentru scopurile lor.

„Am folosit principiul modular al construirii COF și am proiectat blocul de construcție ideal pentru scopurile noastre cu o moleculă tienoizoindigo specifică”, spune Derya Bessinger, prima autoră și doctorandă din grupul Thomas Bein. Implicat într-un COF, noul ingredient arată cât de puternic poate îmbunătăți proprietățile COF. „De exemplu, cu noul material, putem absorbi nu numai lumina ultravioletă cu lungimi de undă mai scurte sau părți mici ale spectrului vizibil, ci putem obține și o fotoactivitate bună în regiunile spectrale cu infraroșu apropiat”, spune Bessinger.

În același timp, noile structuri COF sunt mult mai sensibile la oxidarea electrochimică. Aceasta înseamnă că chiar și o tensiune joasă aplicată este suficientă pentru a provoca o schimbare a culorii COF, care este, de asemenea, complet reversibilă. Mai mult, acest lucru se întâmplă cu o viteză foarte mare: timpul de răspuns pentru o schimbare completă și clară de culoare de la oxidare este de aproximativ 0,38 secunde, în timp ce reducerea înapoi la starea inițială durează doar aproximativ 0,2 secunde. Acest lucru face ca cadrele electrochrome organice ale echipei de conversie electronică să fie una dintre cele mai rapide și mai eficiente din lume.

Stabilitate foarte mare în studiile pe termen lung

În special, două lucruri sunt responsabile pentru viteza mare: Structura cadrului conductiv al COF permite transportul rapid al electronilor în rețea. Și datorită dimensiunii optimizate a porilor, soluția de electroliți din jur poate ajunge rapid în orice colț. Acest lucru este esențial, deoarece sarcina pozitivă generată în structura oxidată a COF trebuie compensată rapid de ioni electrolitici negativi. Nu în ultimul rând, produsul oamenilor de știință din München care fac parte din grupul de perfecționare e-conversion are o durabilitate foarte mare. Testele pe termen lung au arătat că materialul a fost capabil să își mențină performanța chiar și după 200 de cicluri de reducere a oxidării.

Cu aceste descoperiri inovatoare, publicația avansează dezvoltarea unei noi clase de acoperiri electrochrome de înaltă performanță. Cererea aparentă pentru acest lucru este indicată de aplicațiile actuale ale unei „sticle inteligente”, cum ar fi ferestrele solare și de protecție a vieții private pentru toate fațadele clădirii.

Referință: „Cadruri organice electrovalve covalente Vis-IR cu comutator rapid” de Derya Bessinger, Katharina Muggli, Michael Beetz, Florian Auras și Thomas Bein, 16 martie 2021 Jurnalul American Chemical Society.
DOI: 10.1021 / jacs.0c12392

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Nanofibrele centrifugale multifuncționale pun un nou efect asupra măștilor COVID-19

Figura (A) Ilustrația schematică a procesului de producție a nanofibrelor polimerului centrifug polimer multispinning. (B) Nanofibrele polimerice sunt rotite de sistem. O...

Arheologii găsesc dovezi din monumentele de câini domestici din Peninsula Arabică Antică

Situat în regiunea tărâmurilor Alula, în nord-vestul Arabiei Saudite, acest cimitir este acum rar construit pe pământ pentru Arabia Neolitică-Calcolitică și este un ajutor...

Pe măsură ce straturile de gheață s-au topit, nivelul mării a crescut până la 18 metri

Se știe că creșterea nivelului mării datorită schimbărilor climatice este o amenințare majoră. Noile cercetări au arătat că evenimentele anterioare de pierdere a...

Oamenii de știință identifică genele umane care luptă împotriva infecției cu SARS-CoV-2

Vedere microscopică a coronavirusului. Credit: Yeti punctat Cercetările indică controlul genelor care stimulează interferonul SARS-CoV-2 Copie Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebis au...

Noua tehnică „Mașina timpului” dezvăluită pentru măsurarea celulei

Celulele dendritice (roșii / verzi co-colorate) într-un folicul limfoid (fragment de peyer) drenează intestinul (albastru). Credit: Wang Cao și Shengbo Zhang, WEHI Utilizând o...

Newsletter

Subscribe to stay updated.