Onderzoekers van A*STAR hebben een slimme vloeistof ontwikkeld die dramatisch donker wordt als reactie op stijgende temperatuur. Het afstembare kleurveranderende gedrag van de op nanodraad gebaseerde thermochrome vloeistof bleef behouden, zelfs na honderden warmte-koelcycli. Deze vloeistof kan toepassingen hebben die variëren van slimme vensters tot op papier gebaseerde temperatuursensoren, zeggen de onderzoekers.

Vroegere thermochrome vloeistoffen waren gewoonlijk gebaseerd op organische kleurstoffen of vloeibare kristallen. Hoewel geschikt voor productie op industriële schaal, organische kleurstoffen hebben de neiging af te breken bij blootstelling aan licht, terwijl vloeibare kristallen moeten worden ingekapseld om afbraak in de lucht te voorkomen. Wen-Ya Wu en haar collega's van het A*STAR Institute of Materials Research and Engineering hebben een thermochrome vloeistof ontdekt die deze beperkingen overwint. in samenwerking met onderzoekers van de National University of Singapore.

Wu's onderzoek is gericht op halfgeleider nanokristallen, die in bepaalde oplosmiddelen een colloïdale suspensie vormen, en die bekend staan ​​om hun brede lichtabsorptie en hoge fotostabiliteit. "Tijdens het verkennen van de synthese van colloïdale antimoonselenide (Sb2Se3) nanodeeltjes, we ontdekten bij toeval dat ze kristallijne nanodraden vormden bij verwarming en oplosten in hun moleculaire voorlopers bij afkoeling, in een bepaald mengsel van oplosmiddelen, "zegt Wu.

Dankzij hun brede lichtabsorberende gedrag, een flesje Sb ₂ Se ₃ nanodraden gevormd door verhitting kunnen erg donker lijken. Maar een oplossing van hun moleculaire voorlopers, waarnaar de nanodraden bij afkoeling terugkeren, zijn relatief transparant. "Dit fenomeen vormde de basis voor de ontwikkeling van deze materialen als op vloeistof gebaseerde thermochromen, "zegt Wu.

Het team toonde aan dat het kleurveranderende gedrag van de thermochrome vloeistof lang meegaat en robuust is. Een oplossing van de moleculaire voorlopers was zelfs na twee jaar onder omgevingsomstandigheden stabiel, en kan honderden keren worden verwarmd en gekoeld zonder prestatieverlies. Een bijkomend voordeel was dat de overgangstemperatuur van kleurverandering tussen 35 en 140 graden Celsius kon worden ingesteld door eenvoudig een kleine hoeveelheid tinchloride aan het mengsel toe te voegen. De tinsoorten interageren met de seleniumprecursor, het verlagen van de temperatuur voor de groei van nanodraad.

Toen de onderzoekers hun thermochrome oplossing op filtreerpapier smeerden, ze toonden aan dat het onderscheid kon maken tussen koelere en warmere gebieden van een onregelmatig verwarmd oppervlak. "Ons vloeistofgebaseerde thermochrome systeem maakt coating mogelijk op een grote verscheidenheid aan oppervlakken, ', zegt Wu. Een mogelijke weg zijn zelfregelende ramen die op warme dagen donkerder worden.

Het team is van plan om transmissie-elektronenmicroscopie te gebruiken om het mechanisme van omkeerbare nanodraadgroei te bestuderen, om het rationele ontwerp van nieuwe thermochrome colloïdale nanomaterialen te ondersteunen.