化学家开发更安全的电致变色油墨

化学家开发更安全的电致变色油墨

任何一个有后视镜的人,当后面恼人的远光灯发出刺眼的光时,后视镜会自动变暗蓝色,他们都看到了一层电致变色膜在起作用。

图片说明:样品显示了研究人员在电致变色聚合物中产生的一些颜色。该材料可用于诸如太阳镜和车窗调色等应用,可通过施加电势来打开和关闭。(学分:Rob Felt)

现在,佐治亚理工学院的化学家们已经开发出一种新的方法,可以更安全、更容易地生产出这些剪切膜,这些剪切膜借助微小的电流改变颜色。这可以使许多以前无法合理使用它们的行业可以使用它们。

在制造业中,电致变色薄膜通常被涂到其他材料上,例如镜子表面,例如油墨。它们通常是以易燃且有有毒烟雾的溶剂为基础的,这使得它们不适合许多依靠印刷和喷涂机械来应用颜色的工作环境。

佐治亚理工学院的研究人员开发了水性电致变色薄膜油墨,使其更安全地用于扩散应用场合,在这种环境中,处理挥发性有机化学品的标准安全预防措施和保护设备的种类是不切实际的。

日常环境

佐治亚理工学院化学、生物化学和材料科学与工程学院的教授约翰·雷诺兹说:“人们印刷的地方并不总是在化学安全的环境中。”因此,雷诺兹和这项研究的第一作者布莱恩·施马茨,提出了水基方法,着手使电致变色薄膜油墨在日常环境中更安全。

有一些障碍需要克服。成品必须与有机溶剂中使用的薄膜具有可比性,并且即使是水基产品,也必须具有防水性。Schmatz的方法还需要在后勤和财务上切实可行,以便生产商实施。

研究人员于2017年8月16日在《美国化学学会中心科学》杂志上公布了解决方案的详细信息,以及解决方案如何达到标准。如果化学工艺进展到生产阶段,未来可能会看到更多的窗户、处方眼镜,甚至是织物,只需点击一个按钮或借助光检测开关。

这就是多少自动调光后视镜的工作原理:你身后的汽车驾驶员的远光灯碰到一个光传感器,它向后视镜施加一个温和的电场,并激活变色或电致变色的胶片,该胶片切换到较暗的色调。

电化学彩虹

雷诺兹实验室的电致变色薄膜由共轭聚合物、彩色和电活性有机分子制成。它们很容易释放一些更松散地附着在一起的电子,当它们释放时,它们的颜色就会发生变化。

如果彩色胶片在透明表面上,当颜色消失时,表面就会变得透明。表面必须是导电的,这样一个小电压(约1伏)可以应用于碰撞电子从共轭聚合物或帮助他们跳回来。

色调不必是灰色、蓝色、棕色或其他直纹。“我们可以制造任何颜色,”雷诺兹说。

“有毒”、“致癌”

由于以往油墨中的有机溶剂,电致变色薄膜的应用在过去有着重要的安全要求。如果一家公司想在办公楼的窗户上贴一层电致变色薄膜,那么他们的成本可能会变得很高。

大多数研究实验室使用氯苯作为溶剂。它很有毒。这是致癌物质,也有轻微的挥发性,”Schmatz说。“所以,人们不想大规模地与之合作。”

此外,人们可能会发现工作场所中的有机化学物质的气味很难闻。大多数人都有过的有机溶剂气味的例子是煤油、汽油或酒精。

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