De verandering van kleur kan onze perceptie van objecten beïnvloeden, worden gebruikt om ons te waarschuwen voor gevaren of gevaren, of helpen om energie te besparen. doctoraat kandidaat Weixin Zhang heeft organische "fotonische" coatings ontwikkeld die van kleur veranderen bij veranderende temperaturen. Er zijn robuuste slimme coatings gefabriceerd die gemakkelijk kunnen worden verwerkt en een snel van kleur veranderend antwoord op temperatuurveranderingen vertonen. Deze coatings zijn veelbelovend voor tal van toepassingen zoals warmteregulerende "slimme" ramen of zelfs interactieve kunstwerken. Zhang verdedigde dit proefschrift op 1 september bij de afdeling Chemical Engineering and Chemistry.

Kameleon inspiratie

Adaptieve kleurveranderende materialen zijn interessant voor visuele herkenning, uitdrukking van signalen, en esthetiek. Een goed voorbeeld uit de natuurlijke wereld van kleuradaptatie is te zien bij de kameleon, dat is een soort die zijn huidskleur kan veranderen om de lichaamstemperatuur te camoufleren en te reguleren.

Voor zijn onderzoek Zhang liet zich inspireren door de kameleon om synthetische kleurveranderende coatings te ontwikkelen die reageren op verschillende golflengten. De eerste coating is temperatuurgevoelig bij zichtbare golflengten (tussen 400 en 700 nm), terwijl de tweede een infrarood is (tussen 700 en 2, 500 nm) reflecterende fotonische coating.

De infraroodcoating kan worden gebruikt om infraroodlichtreflectie in een raam te reguleren, die op hun beurt kunnen worden gebruikt om te helpen bij het beheer van de warmte binnenshuis. aanzienlijk, dit kan worden bereikt zonder het zicht door het raam te beïnvloeden, aangezien de onzichtbare "structurele kleuren" infrarode golflengten selectief reflecteren.

Meer over fotonische materialen

De coatings van Zhang zijn fundamenteel gebaseerd op fotonische materialen, die een periodieke nanostructuur hebben die de reflectie van specifieke golflengten van licht vergemakkelijkt. Als resultaat, de structuur zal dan de gereflecteerde kleur lijken te hebben.

belangrijk, fotonische materialen hebben belangrijke voordelen ten opzichte van kleurveranderende materialen zoals op absorptie gebaseerde kleurstoffen. Eerst, de kleur van een fotonisch materiaal kan nauwkeurig worden afgestemd door de nanostructuur van het materiaal te wijzigen. Dit kan worden bereikt met minimale veranderingen in de chemische samenstelling van het materiaal zelf en maakt het vrij eenvoudig om de kleur van de nanostructuur af te stemmen over een breed scala aan golflengten.

Tweede, aangezien de fotonische materialen alleen licht reflecteren op specifieke golflengten, het is mogelijk om materialen te produceren die transparant zijn voor zichtbaar licht, maar zal langere golflengten reflecteren, zoals infraroodstraling.

Coating materialen

In de loop van het onderzoek van Zhang, een verscheidenheid aan adaptieve temperatuurgevoelige fotonische coatings werden vervaardigd. Op siloxaan gebaseerde cholesterische vloeibare kristalpolymeren werden gesynthetiseerd en vervolgens gecoat op substraten met behulp van een eenvoudige filmapplicator. De resulterende fotonische films vertonen snelle en volledig omkeerbare kleurreacties op veranderingen in de omgevingstemperatuur. De coatings kunnen worden opgeschaald, wat ze interessant maakt voor gebruik als temperatuurindicatoren, interactieve kunstwerken, en als infrarood-selectieve reflecterende ramen voor woningen en andere gebouwen.