Створено новий вид «розумного скла», здатного змінювати свій колір за рекордно короткий час

Термін «розумне скло» вже не раз фігурував на сторінках нашого сайту, як опис активного компонента «розумного вікна», яке може перемикатися з прозорого в непрозоре стан, включати або відключати блокування теплового випромінювання і т.п. Але те, що було створено нещодавно вченими-хіміками з університету Людвіга-Максиміліана (Ludwig-Maximilians Universitat, LMU), Мюнхен, відноситься до зовсім іншого класу, створений ними варіант «розумного скла» здатний змінювати свій колір під впливом електрики. При цьому, зміна кольору відбувається за рекордно короткий час на сьогоднішній день.

Уявіть собі, що ви перебуваєте за кермом автомобіля в нічний час і, як це буває досить часто, вас засліплюють фари їде позаду. Для таких випадків було б зручним мати дзеркала заднього виду, здатні тьмяніти і змінювати коефіцієнт відбиття світла відповідно до сигналів від світлочутливого датчика. І для того, щоб забезпечити захист очей водія від засліплення, матеріал дзеркала повинен бути здатним реагувати на зміни сигналу від фотодатчика за максимально короткий час.

Матеріали, здатні змінювати свої оптичні властивості під впливом електрики, називають електрохромноє матеріалами. До останнього часу вченим було відомо досить велика кількість видів таких матеріалів, переважна більшість яких мало неорганічну природу. Однак, останнім часом були знайдені нові типи електрохромних матеріалів на основі так званих ковалентних органічних структур (Covalent Organic Frameworks, COF), що складаються з типових органічних «стандартних блоків» і формують впорядковані кристалічні нанопористі структури. Зміна кольору матеріалів на базі COF-структур відбувається під впливом електричної напруги, яке викликає оксидування або скорочення структури матеріалу.

«Ми використовували принципи модульного конструювання і розробили COF-матеріали на базі складних органічних молекул тіеноізоіндіго (thienoisoindigo)» — пишуть дослідники, — «Отримані на основі цього електрохромние матеріали перекривають досить широкий діапазон, починаючи від короткохвильового ультрафіолетового світла, до світла видимого і близького інфрачервоного діапазону «.

На відміну від неорганічних з’єднань, органічні COF-структури більш чутливі до процесу електрохімічного оксидування. Навіть прикладена низька напруга викликає зміна кольору матеріалу, більш того, цей процес є повністю оборотним. Також процес електрохімічного оксидування відбувається дуже швидко, процес повної зміни кольору проводиться за 0.38 секунди, а процес зворотного відновлення — за 0.2 секунди. Така швидкість робить новий матеріал найшвидшим і найефективнішим електрохромним матеріалом на сьогоднішній день. Крім цього, матеріал продемонстрував високу стабільність і довговічність — він зберіг свої властивості і здатності навіть після 200 окислювально-відновних циклів.

І на закінчення слід зазначити, що робота хіміків з Мюнхена відкриває шлях до розробки високоефективних електрохромних покриттів нового класу, які будуть застосовуватися в технологіях «розумних стекол». А ці «розумні скла», в свою чергу, будуть забезпечувати керовану захист фасадів будівель від прямих сонячних променів, захист таємниці приватного життя людей і т.п. Джерело