مواد هوشمند کروماتیک

تغییر رنگ لنزهای فتوکرومیک واکنشی نفوذی-حرارتی است. یعنی انرژی فعالسازی واکنش از محیط گرفته می‌شود. بنابراین دمای محیط تاثیر قابل توجهی در بازگشت به حالت شفاف دارد. در نتیجه این لنزها در دمای بالا نمی‌توانند کاملا تیره شوند. از سوی دیگر در دمای پایین برگشت‌پذیری واکنش مختل می‌شود و زمان قابل توجهی برای برگشت لنز به حالت شفاف طول می‌کشد.ییر رنگ لنزهای فتوکرومیک واکنشی نفوذی-حرارتی است. یعنی انرژی فعالسازی واکنش از محیط گرفته می‌شود. مطالب این نوشته را سال 98 تهیه کردم، ولی به دلایلی الآن (مهر 1400) منتشر می‌کنم تا در دسترس و بهره‌برداری مخاطبان قرار گیرد.1-2 فتوکرومیکفتوکرومیسم واکنش بازگشت‌پذیری بین دو ماده با ضریب جذب‌های متفاوت است که با دریافت امواج الکترومغناطیسی انجام می‌شود. شیشه‌های فتوکرومیک شیشه‌هایی هستند که در برابر دریافت نور مرئی و یا اشعه ماورای بنفش تغییر رنگ می‌دهند. مهم‌ترین کاربرد این نوع شیشه در تولید لنزهای پزشکی است.تغییر رنگ لنزهای فتوکرومیک واکنشی نفوذی-حرارتی است. یعنی انرژی فعالسازی واکنش از محیط گرفته می‌شود. بنابراین دمای محیط تاثیر قابل توجهی در بازگشت به حالت شفاف دارد. در نتیجه این لنزها در دمای بالا نمی‌توانند کاملا تیره شوند. از سوی دیگر در دمای پایین برگشت‌پذیری واکنش مختل می‌شود و زمان قابل توجهی برای برگشت لنز به حالت شفاف طول می‌کشد.علاوه بر کاربرد رایج لنزهای فتوکرومیک در پزشکی، این مواد در تولید وسایل آرایشی، زینتی، قطعات دکوراتیو نیز کاربرد دارند. کاربرد دیگر این مواد در ثبت داده بر حافظه‌های نوری، کاربردهای نظامی، ساخت سوییچ‌های مولکولی و صنایع نساجی است.2-2 مواد ترموکرومیکخانواده‌ای دیگر از مواد تغییر رنگ دهنده مواد ترموکرومیک هستند که با دریافت انرژی به صورت حرارت خواص نوری خود را تغییر داده و تغییر رنگ می‌دهند. مواد مختلفی از جمله پلیمرها، برخی نیمه رساناها و کریستال‌های مایع می‌توانند خواص ترموکرومیک داشته باشند. تغییر رنگ می‌تواند یک‌باره و یا تدریجی، دائمی و یا موقت باشد. دامنه تغییر رنگ مواد ترموکرومیک با روش‌های مختلفی قابل تغییر است. مواد ترموکرومیک در اثر تغییرات دمای محیط اطراف تغییر رنگ می‌دهند.علت تغییر رنگ این مواد وجود واکنشی تعادلی بین دو ماده، دو فاز و یا دو ساختار مختلف است که در یک بازه دمایی با یکدیگر در حال تعادلاند. با تغییر دما واکنش به سوی یکی از این دو حرکت کرده و آن را غالب می‌سازد. در نتیجه رنگ ماده تغییر می‌کند.استفاده از مواد ترموکرومیک در فنجانمواد زیادی خواص ترموکرومیک نشان داده‌اند. از جمله این مواد می‌توان به هیدروکسیل‌ها، اسپیروپیران‌ها، رزین پلیوینیل استال و آنیل از گروه مواد آلی و یدید نقره، یدید جیوه و SrTiO3 اشاره کرد. برخی مواد ترموکرومیک در گستره وسیعی از رنگ‌ها تغییر رنگ می‌دهند اما ثبت دمای تغییر رنگ دقیق برای آن‌ها ممکن نیست. در برخی دیگر از این مواد دمای تغییر رنگ با دقت قابل قبولی قابل تشخیص است. به همین دلیل امکان استفاده از آن‌ها در کالاهای تبلیغاتی و دماسنج‌های مورد استفاده برای غذای نوزادان، نوشیدنی‌ها، آکواریوم‌ها و یخچال‌ها وجود دارد. در صنایع فضایی از مواد ترموکرومیک برای تغییر ضریب تابش سطوح استفاده می‌شود. رنگ‌ها و جوهرهای ترموکرومیک نیز برای رنگ آمیزی انواع مصنوعات مورد استفاده قرار می‌گیرند.3-2 مواد مکانوکرومیک (پیزوکرومیک)این مواد با اعمال نیروی مکانیکی تغییر رنگ داده و یا میزان شفافیت آنها تغییر می‌کند. این مواد هم‌چنین به نام پیزوکرومیک نیز شناخته می‌شوند. تغییر در این مواد می‌تواند با مالش، خرد شدن، پرس شدن ایجاد شود. ایده استفاده از این مواد در ساخت طناب‌هایی که با مستهلک شدن تغییر رنگ می‌دهند، در سال 1997 طرح شد. کاربردهای زیاد دیگری نیز برای این مواد پیشنهاد شده است که بیش‌تر حول پیش‌بینی شکست و تخریب در اثر افزایش نیرو، است. بیش‌تر این موارد در صنایع هوافضا بوده‌اند که هزینه بازرسی و تعمیرات دوره‌ای بالاست.4-2 مواد الکترو کرومیکاین مواد با اعمال بار الکتریکی و یا قرار گرفتن در میدان الکتریکی تغییر رنگ می‌دهند. پدیده الکتروکرومیزم در سال 1953 کشف شد. تغییر رنگ WO3 در اثر اعمال میدان الکتریکی عامل کشف این پدیده بود. تغییر رنگ به دلیل قرار گرفتن در میدان الکتریکی بیش‌تر در اکسید فلزات واسطه‌ای هم‌چون تنگستن، مولیبدن، تیتانیوم، کبالت، نیکل و .... اتفاق می‌افتد. در دهه 80 میلادی در آمریکا و اروپا تلاش‌هایی برای توسعه این تکنولوژی و استفاده از آن برای صفحات نمایش بزرگ شده بود اما مشکلات مواد الکتروکرومیک و ارائه تکنولوژی‌های جایگزینی هم‌چون کریستال مایع باعث کنار گذاشته شدن این ایده شد. امروزه تکنولوژی مواد الکتروکرومیک بسیار قابل اتکاتر بوده و در صورتی که نیاز به پاسخ سریع از دستگاه وجود نداشته باشد این تکنولوژی مطمئن‌تر از تکنولوژی LCD است. این فناوری در ساخت کتابخوان‌های الکترونیکی مورد استفاده قرار گرفته است. کاربرد دیگر مواد الکتروکرومیک در برچسب‌های ضد جعل در اسکناس‌ها و شیشه‌های هوشمند است.هم‌چنین در 20 سال منتهی به سال 2014 تقریباً 1000 پتنت و 1500 مقاله علمی در باره پنجره‌های الکتروکرومیک نوشته و ثبت شده است. پنجره‌های الکتروکرومیک هوشمند با جریان الکتریسیته شفاف یا تار می‌شوند. این شیشه‌ها معمولا به صورت چند لایه ساخته می‌شوند.5-2 مواد کِموکرومیکاین مواد با قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی دیگر تغییر رنگ می‌دهند. علت این امر انجام واکنش‌های شیمیایی مشخص و تغییر خواص فیزیکی و شیمیایی ماده است. عملا بسیاری از مواد امکان واکنش با مواد دیگر و تغییر رنگ را دارند. اما چیزی که مواد کِموکرومیک را متمایز می‌سازد بازگشت‌پذیری واکنش است. استفاده از مواد کموکرومیک برای سفره های رومیزی (در اثر ریختن نوشابه روی سفره، تصاویر پایین نمایان می شود)مواد کِموکرومیک دسته‌های مختلفی دارند که شامل مواد حساس به انواع گازها، هالوژن‌ها، هیدروژن، آب و مواد حلال‌ها هستند. رایج‌ترین کاربرد این مواد حسگرهای مواد شیمیایی است.6-2 مواد بیوکرومیکاین مواد در مجاورت مواد زیستی خاصی تغییر رنگ می‌دهند. این مواد که معمولا مصنوعی هستند با آنزیم‌های خاصی در مواد زیستی خاص مانند تومورها و یا میکروب‌ها واکنش داده و در نتیجه تغییر رنگ می‌دهند. از این مواد در تشخیص بیماری‌ها به وفور استفاده می‌شود.