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电致变色聚合物为太阳镜和窗户提供调色板

时间:2015-02-13     泉源:新质料在线
艺术家、印刷设计师和室内装饰设计师早已将富厚多样的油漆和油墨颜色应用于他们的事情。现在 ,研究职员发明了电致变色聚合物 ,该聚合物通过电流改变颜色。这种质料可以用于太阳镜、窗户着色以及其他方面的应用。

    通过开发初级、次级色彩以及它们的组合等的电致变色聚合物质料 ,研究职员可以将色彩规模笼罩整个色谱-甚至创立了四种色调的棕色 ,这是很是难题的颜色组合。这种电致变色聚合物质料可以在按下按钮后几秒钟内使太阳镜从有色变为无色。其他应用则包括通过改变低压电流改变窗户颜色、标牌甚至是贺卡的颜色。

    “我们可以通过混淆这种电致变色聚合物质料来获得我们想要的任何颜色 ,就像绘画一样。” 来自佐治亚理工学院化学和生物化学学院的研究职员、同时也是该论文的第一作者Anna Österholm说道。“通过一种简朴的涂覆要领或者喷墨印刷要领 ,我们能制备出随着电压改变颜色的薄膜。”

    Reynolds课题组开发的颜色包括品红色、青色、黄色、橙色、蓝色和绿色等可溶于常用溶剂的聚合物。除此之外 ,这些聚合物溶液可通过混淆获得特定的颜色。

    为了验证这种电致变色聚合物质料的性能 ,研究职员通过一个五层质料制备了棕色的太阳镜镜片 ,这种五层质料包括电致变色层 ,电荷贮存层 ,紫外线固化型电解质层 ,阴极层和阳极层。

    通过施加脉冲电流 ,这个太阳镜镜片可以在有色和无色之间转换 ,并且不需要一连供电。为了维持无色状态 ,脉冲电流约莫需要30分钟;然而 ,有色状态可以一连数天。这种电致变色聚合物质料可以在透光率10%到70%之间转换 ,而这只需要数秒钟就可以完成。

    棕色是通过以青色和黄色为主色调、橙色和蓝色为次色调团结而获得的。

    光致变色太阳镜已经问世 ,可是许多紫外光响应的镜片需要数分钟才华完成转换 ,并且不受使用者控制。过长的转换时间会对航行员、司机、保安职员以及其他在明暗情形交替事情的人爆发影响。

    “相反 ,通过使用电致变色聚合物质料 ,我们通过一个按钮可以完成明暗之间的转换。” Österholm说。“它们完全受使用者控制 ,岂论是在室内照旧室外 ,车上或者是飞机上。”

    这种电致变色质料依赖于一个氧化还原反应 ,这个氧化还原反应可以被纽扣电池提供的电势触发:正电势使眼镜变清晰 ,而负电势使眼镜上着色。“我们仅仅是对装置充电或者放电 ,从而引起颜色转变。”佐治亚理工学院化学和生物化学学院的博士后 Eric Shen说诠释道。

    该电致变色质料代表Reynolds实验室在合成聚合物方面多年的事情 ,其重复单位结构提供所需要的调色板。由于它们能消融在相同的溶剂中 ,通过组合特定量的基色和次色 ,可以获得特另外颜色。

    “我们可以对这种质料举行数千次的开关 ,并且在面临强光照射时并不会引起褪色。” Shen说道。

    研究职员使用简朴的喷涂和涂层手艺 ,创立了富厚多彩的质料膜。现在他们使用喷墨印刷来获得图案 ,通过混淆聚合物来爆发颜色。

    “当你想通过这些质料制造图案或很是细腻的特色 ,喷墨是很好的选择。” Shen说。“这些聚合物很容易消融 ,因此通过使用很容易扩散的物质即可以使其疏散。”

    得益于BASF的支持 ,该研究效果揭晓在《美国化学学会应用质料与界面》期刊上。该研究完成于John Reynolds的实验室。John Reynolds是佐治亚理工学院化学与生物化学学院和质料科学与工程学院的教授。

    该论文的相助者包括佐治亚理工学院的Justin Kerszulis和Rayford Bulloch ,来自纽约塔雷城BASF的Michael Kuepfert和乔治亚州莫罗克莱顿州立大学的Aubrey Dyer。

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