Nový elektrochromní materiál může snadno změnit barvu pomocí elektřiny

Změna barvy elektrochromních materiálů. Kredit: © Vera Hiendl, e-konverze / LMU

Inteligentní sklo může změnit svou barvu elektřinou. Nový materiál vyvinutý chemiky LMU nyní nastavuje rychlostní rekord pro změnu.

V noci na dálnici. Prší, jasná světla auta za vámi oslepují. Jak snadné je v takovém případě automatické uklidnění vnitřního zrcátka. Technicky to pomáhá být více založeno na elektrochromních materiálech. Pokud je použito napětí, mění se jejich absorpce světla a barva. Ovládané světelným senzorem může vnitřní zrcátko odfiltrovat silné jasné světlo.

V poslední době odborníci zjistili, že kromě zavedených anorganických elektrochromních materiálů může mít tuto schopnost také nová generace mřížkové struktury: takzvané Covalent Organic Frameworks, zkráceně COF. Skládá se ze synteticky vyrobených organických stavebních bloků, které ve vhodných kombinacích tvoří krystalové a nanoporézní sítě. Zde může být změna barvy způsobena přiloženým elektrickým napětím, které způsobí oxidaci nebo smrštění materiálu.

Princip modulární konstrukce

Tým LMU vedený Thomasem Beinem (Fyzikální chemie, LMU Mnichov, řečník v klastru excelence e-konverze) nyní vytváří struktury COF, jejichž přenosové rychlosti a účinnost barvení jsou mnohonásobně vyšší než u anorganických sloučenin. COF jsou atraktivní, protože jejich materiálové vlastnosti lze přizpůsobit mnoha způsoby úpravou jejich molekulárních stavebních bloků. Vědci z LMU Mnichov a univerzity v Cambridge to využili při navrhování COF, které byly vhodné pro jejich účel.

„Použili jsme princip modulární konstrukce COF a navrhli jsme ideální stavební blok pro náš účel se specifickou molekulou thienoisoindigo,“ řekla Derya Bessinger, první autorka a doktorandka ve skupině Thomase Beina. V kombinaci s COF nová komponenta ukazuje, jak silně se vlastnosti COF zlepšují. “Například s novým materiálem můžeme nejen absorbovat mnohem kratší vlnové délky ultrafialového záření nebo malé části viditelného spektra, ale také dosáhnout aktivace blízké infračervené fotografie. Spektrální oblast,” uvedl Bessinger.

Nová struktura COF je zároveň citlivější na elektrochemickou oxidaci. To znamená, že i malé aplikované napětí stačí k vyvolání barevné změny v COF, které jsou také plně reverzibilní. Kromě toho se vyskytuje při nejvyšší rychlosti: doba odezvy pro úplnou a výraznou změnu barvy oxidace je asi 0,38 sekundy, zatímco redukce zpět do počátečního stavu trvá jen asi 0,2 sekundy. Vytváří týmy elektrochromické organické e-konverze mezi nejrychlejší a nejúčinnější na světě.

Velmi vysoká stabilita v dlouhých testech

Za vysokou rychlost jsou odpovědné zejména dva faktory: Strukturní vodivá struktura COF zajišťuje rychlý přenos elektronů v mřížce. A díky optimalizované velikosti pórů se okolní roztok elektrolytu snadno dostane do každého koutu. To je důležité, protože kladný náboj produkovaný oxidovanou strukturou COF musí být snadno kompenzován záporným iontovým elektrolytem. V neposlední řadě má produkt mnichovské vědce, který je součástí klastru e-konverze, přinejmenším vysokou stabilitu. Dlouhodobé testy ukázaly, že materiál přežívá svou produkci i po 200 cyklech redukce oxidace.

S tímto standardem publikace podporuje vývoj nové třídy vysoce výkonných elektrochromních povlaků. Zjevnou potřebu toho dokazují dnešní aplikace „inteligentního skla“, jako je přepínatelná ochrana proti slunečnímu záření a stínění soukromí pro celou fasádu stavby.

Odkaz: „Rychle se měnící Vis-IR elektrochromní kovalentní organické rámce“ autorů Derya Bessinger, Katharina Muggli, Michael Beetz, Florian Auras a Thomas Bein, 16. března 2021, Journal of the American Chemical Society.
DOI: 10.1021 / jacs.0c12392

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Líheň je otevřená, stanici zabírá 10 členů posádky

Nově přidaný personál stanice, který se skládal z 10 členů, se shromáždil v servisní jednotce Zvezda, aby uspořádali uvítací ceremoniál s rodinnými příslušníky a...

Chronické virové infekce mohou mít hluboký trvalý účinek na imunitu člověka, podobně jako stárnutí

Analýza topologie sítě funkce imunitního systému představující desítky integrovaných buněčných odpovědí, které jsou během odstraňování viru hepatitidy C u lidí obráceny. Zkoumané signální...

Byly odhaleny bizarní dýchací orgány 450 milionů let starých mořských živočichů

Zápočet: UCR Trilobité měli při dýchání jednu nohu Nová studie našla první důkazy o vysoce vyvinutých dýchacích orgánech u mořských živočichů starých 450 milionů let. ...

První objev oceánských proudů pod „ledovcem Doomsday“ vyvolává obavy

Poprvé se vědcům podařilo získat data zpod ledovce Thwaites, známého také jako „ledovec Doomsday“. Zjistili, že přívod teplé vody k ledovci byl větší,...

“Čmáranice světla” v reálném čase

Vědci z Tokijské metropolitní univerzity vyvinuli zjednodušený algoritmus pro převod volně nakreslených čar na standardním stolním procesoru na hologramy. Dramaticky snižují náklady na...

Newsletter

Subscribe to stay updated.