Специалисты Политеха Петра в сотрудничестве с профессором Раджешем Кумаром из Индийского технологического института в Индоре придумали разработку, которую можно назвать «гибким хамелеоном». Она способна менять окраску под действием электрического тока и устойчива на механическую деформацию. Эта технология потенциально может использоваться, например, для создания окон с возможностью контролировать степень пропускания света.
ИЗ ЧЕГО сделано
Устройство изготовили из электрохромных материалов с легирующими элементами. Не пугайтесь терминов, сейчас разберемся с ними по порядку😉
Электрохромные материалы — это разновидность веществ, в разных соединениях образующих краски, и спектры поглощения и испускания которых смещаются, если на них воздействовать электричеством.
Электрохромное устройство представляет собой многослойную тонкую пленку, нанесенную на стеклянную или пластиковую подложку.
Электрохромные материалы бывают разные, их можно классифицировать двумя способами:
— по механизму изменения цвета: меняют ли они цвет при положительном смещении (p-тип), то есть когда получают электрон, или отрицательном смещении (n-тип), то есть когда отдают электрон.
— по группе семейства, к которому они принадлежат, например, органические, неорганические (вольфрам, ванадий, никель), металлоорганические.
Супер свойства электрохромных материалов на основе полимеров
✔ высокая эффективность окрашивания
✔ быстрое время переключения
✔ высокий цветовой контраст
Супер свойства электрохромных материалов на основе оксидов металлов
✔ высокая стабильность
КАК сделано
Легирование — введение добавок (легирующих элементов) в металлы и сплавы для придания им определённых свойств. Легирующие элементы целенаправленно вводятся в металл (сплав) в определённом количестве, в отличие от примесей, которые попадают в материал из исходного сырья или в результате производственного процесса.
Добавляя легирующий элемент с избытком или недостатком свободных электронов, полупроводниковый материал можно перевести в n-тип (избыток электронов) или p-тип (недостаток электронов).
Получается, что полимерные и металлооксидные материалы дополняют друг друга в окислительно-восстановительной реакции. Один электрод, содержащий активный электрохромный материал, теряет электрон и окисляется, а другой электрод, содержащий электрохромные активные материалы, захватывает этот электрон и восстанавливается.
Учёные синтезировали порошки Co3O4 p-типа и WO3 n-типа, которые использовались в качестве легирующих элементов в двух электрохромных активных материалах: политиофене (P3HT) и этилвиологене (EV) соответственно. В итоге, исследователи сконструировали прозрачное гибкое устройство толщиной порядка 1 мм.
Проверка на гибкость
Устройство много раз скручивали — оно оказалось устойчиво к таким воздействиям.
Проверка на силу и контроль цвета
Разработка позволила добиться изменения цвета материала в широком диапазоне оттенков, увеличить количество циклов смены цветов и повысить скорость изменения окраски, которая составила несколько секунд.
Где можно будет ИСПОЛЬЗОВАТЬ
— производить одежду, меняющую свой цвет при нажатии кнопки
— создавать окна с разной степенью пропускания света в зависимости от погоды
— делать автомобили с окнами, меняющими окраску по желанию владельца
Пока технология находится на стадии разработки, но в будущем сможет применяться в промышленности.
📌 Источник: https://doi.org/10.1016/j.mtelec.2023.100082
Подписывайтесь на канал «Теория большого Политеха», чтобы быть частью технологического фронтира!
Что ещё почитать о технологических инновациях?