Розумне скло може швидко змінити свій колір під дією електрики. Новий матеріал, розроблений хіміками з Ludwig-Maximilians-Universitet (LMU) в Мюнхені, встановив рекорд швидкості для такої зміни.
Уявіть, що ви їдете по шосе вночі. Йде дощ, засліплюють яскраві фари машини позаду вас. Як зручно мати в такому випадку дзеркало заднього виду з автоматичним затемненням. Технічно це корисне доповнення засноване на електрохромних матеріалах. При подачі напруги їх світлопоглинання і колір змінюються. Таким чином, дзеркало заднього виду, кероване датчиком освітленості, відфільтрує сліпуче світло.
Нещодавно експерти виявили, що, крім уже відомих неорганічних електрохромних матеріалів, нове покоління високовпорядкованих ґратчастих структур – ковалентні органічні каркаси (COF) – можна оснастити цією можливістю. Такі матеріали складаються з синтетичних органічних будівельних блоків. У відповідних комбінаціях вони утворюють кристалічні й нанопористі мережі. Тут зміна кольору може бути викликано прикладеною електричною напругою. Вона викликає окислення або відновлення матеріалу.
Команда вчених з LMU під керівництвом Томаса Бейна розробила структури COF, швидкість перемикання і ефективність фарбування яких у багато разів вище, ніж у неорганічних сполук. COF привабливі тим, що їх властивості матеріалів регулюються в широкому діапазоні, варто лише змінити їх молекулярні будівельні блоки. Вчені з LMU в Мюнхені і Кембриджському університеті скористалися цим, щоб розробити ідеальні COF.
Вони використовували принцип модульної конструкції COF і розробили ідеальний будівельний блок для наших цілей з конкретною молекулою тієноізоіндіго. Включений в COF, новий компонент демонструє, наскільки сильно він може поліпшити його властивості. Наприклад, новий матеріал не тільки поглинає ультрафіолетове світло з коротшою довжиною хвилі або невеликі ділянки видимого спектра, але і дозволяє домагатися хорошої фотоактивності в ближній інфрачервоній області спектра.
Водночас нові структури COF набагато більш чутливі до електрохімічного окислення. Навіть низького прикладеної напруги досить, щоб викликати зміну кольору, яке також повністю оборотне. Це відбувається з дуже високою швидкістю: час відгуку для повної і чіткої зміни кольору в результаті окислення становить близько 0,38 секунди, відновлення до початкового стану – 0,2 секунди. Це робить електрохромні органічні структури команди електронної конверсії одними з найшвидших і ефективних у світі.
Дослідження просуває розробку нового класу високоефективних електрохромних покриттів. Очевидна потреба в цьому проявляється в поточному застосуванні такого «розумного скла», як перемикаються сонцезахисні вікна і вікна з захистом від сонця для фасадів цілих будинків.
Натхнення: hightech.fm