Panduan
Baru-baru ini, para peneliti dari Institut Teknologi Georgia di Amerika Serikat telah mengembangkan tinta film elektrokromik berbasis air dan solusi manufaktur baru yang lebih aman, membuat film elektrokromik lebih aman dan banyak digunakan dalam berbagai skenario.
Kata kunci
Kimia, elektrokromisme, sensor
Latar Belakang
Bagi pengemudi, bahaya keselamatan terbesar saat berkendara di malam hari adalah jarak pandang (line of sight), terkadang bukan karena cahaya redup, tetapi karena tingginya balok kendaraan lain. Saat menghadapi pengemudi yang tidak teratur, mengemudi dengan balok tinggi di belakang dalam waktu yang lama, kaca spion interior langsung memantulkan cahaya yang kuat ke mata, dan silau yang menyilaukan secara langsung memengaruhi keselamatan berkendara, yang membuat orang membencinya.
Namun, ada kaca spion yang secara otomatis mengubah cahaya menjadi biru tua karena film elektrokromik sedang bekerja. Di bidang manufaktur, film elektrokromik biasanya dilapisi bahan lain, seperti cermin, berupa tinta. Mereka biasanya ditemukan dalam larutan yang mudah terbakar dan beracun, sehingga tidak dapat beradaptasi dengan banyak area yang bergantung pada pencetakan dan penyemprotan untuk mengatur warna.
(Foto kredit: Institut Teknologi Georgia / Rob Felt)
Inovasi
Baru-baru ini, para peneliti di Georgia Institute of Technology di Amerika Serikat mengembangkan a Tinta film elektrokromik berbasis air , Yang dapat digunakan secara luas dalam berbagai skenario dengan lebih aman. Dalam skenario aplikasi ini, seringkali tidak mungkin untuk berbagai tindakan perlindungan keselamatan dan peralatan pelindung untuk menangani senyawa organik yang mudah menguap sesuai dengan standar.
(Foto kredit: Institut Teknologi Georgia / Rob Felt)
Selain itu, ahli kimia di Georgia Institute of Technology telah mengembangkan a Metode baru dan lebih aman , Membuat film yang dicukur ini lebih mudah. Film-film ini akan berubah warna di bawah aksi aliran kecil arus lemah. Dahulu, film-film ini tidak dapat digunakan di beberapa bidang industri, tetapi karena munculnya metode baru ini, film-film tersebut akan digunakan di bidang-bidang tersebut.
(Foto kredit: Institut Teknologi Georgia / Rob Felt)
Para peneliti menerbitkan makalah tentang detail skema dan cara memenuhi standar di jurnal ACS Central Science pada 16 Agustus 2017.
teknologi
John Reynolds, seorang profesor di Sekolah Kimia dan Biokimia dan Ilmu dan Teknik Material Institut Teknologi Georgia, mengatakan: "Tempat orang mencetak tidak selalu dalam lingkungan kimia yang aman." Jadi, Reynolds dan penulis utama makalah yang membawa solusi berbasis air Brian Schmatz mulai membuat tinta film elektrokromik yang lebih aman untuk lingkungan sehari-hari.
Namun, untuk mencapai tujuan ini, ada beberapa kendala yang harus diatasi. Karakteristik operasi kelistrikan produk jadi harus sebanding dengan film yang digunakan dalam larutan organik, dan meskipun diproduksi berdasarkan air, ia juga harus tahan air. Solusi Schmatz juga harus logis dan layak secara finansial, sehingga dapat dengan mudah diproduksi oleh produsen.
Ini adalah berapa banyak kaca spion yang secara otomatis mengurangi kerja kecerahan : Cahaya kuat dari pancaran tinggi mobil di belakang Anda menyinari sensor cahaya Sensor ini menerapkan medan listrik lemah ke cermin, yang mengaktifkan perubahan warna, atau elektrokromik, sehingga film beralih ke nada gelap. .
Film elektrokromik dari laboratorium Reynolds terbuat dari Polimer terkonjugasi , Berwarna-warni dan elektroaktif Molekul organik produksi. Mereka akan dengan mudah melepaskan beberapa elektron yang terhubung lebih longgar, dan ketika mereka melakukannya, warnanya akan berubah.
(Sumber gambar: Institut Teknologi Georgia)
Jika lapisan film berwarna pada permukaan yang bening, permukaan tersebut akan menjadi lebih jernih saat warna menghilang. Permukaan ini harus konduktif, sehingga tegangan kecil (hampir 1 volt) dapat digunakan untuk memaksa elektron keluar dari polimer terkonjugasi atau membantunya melompat kembali.
Warnanya tidak harus abu-abu, biru, coklat atau warna stereotip lainnya. Reynolds berkata, "Kita bisa membuat warna apa saja."
Karena pelarut organik dari tinta sebelumnya diaplikasikan pada film elektrokromik di masa lalu, ia memiliki persyaratan keamanan yang signifikan. Jika tugasnya besar (yaitu, perusahaan ingin menutupi jendela gedung kantor dengan film elektrokromik), biayanya akan tinggi. Menurut Schmatz:
" Sebagian besar laboratorium penelitian menggunakan klorobenzena sebagai pelarut. Ini beracun dan karsinogenik, dengan sedikit volatilitas. Jadi, ini bukan yang ingin digunakan orang dalam skala besar. "
Pada saat yang sama, orang akan dengan mudah menemukan bau bahan kimia organik yang tidak sedap di tempat kerja mereka. Bau beberapa pelarut organik, yang pernah dialami kebanyakan orang, seperti minyak tanah, bensin, atau alkohol.
Sebagai pelarut, air jauh lebih aman, tetapi juga menghadapi tantangan lain. Polimer terkonjugasi diproduksi dalam pelarut organik dan secara inheren tidak larut dalam air. Pada saat yang sama, film yang dicetak dengan tinta berbasis air mungkin dapat dicuci oleh hujan atau berlepotan di lingkungan dengan kelembapan tinggi.
Penemuan Schmatz dengan sempurna menggabungkan keunggulan pelarut organik dan pelarut air.
Pertama-tama, polimer terkonjugasi diproduksi dalam pelarut organik untuk memastikan bahan berkualitas tinggi, yang juga konsisten dengan praktik industri kimia. Schmatz menyatakan:
"Perusahaan kimia banyak melakukan perawatan ini, dan keuntungannya adalah mempertahankannya sebagaimana adanya, sehingga perusahaan jenis ini dapat mempertahankan praktik asli mereka dan menambahkan produk ini dengan lebih mudah."
Namun, Schmatz mengubah polimer terkonjugasi (bahan aktif tinta). Dengan kata lain, bahan ini biasanya tidak larut dalam air, tetapi menjadi benar-benar larut dalam air. Dia berkata:
"Kami telah menyematkan pemicu kimiawi di polimer. Ini diaktifkan dengan mencuci dengan nilai pH tinggi untuk mengubah polimer yang larut organik menjadi polielektrolit yang larut dalam air. Alasan untuk semua pekerjaan ini adalah karena kami dapat Polimer diproduksi dalam pelarut, tetapi dapat dicetak dari tinta berbasis air. "
Untuk memastikan bahwa film tidak kotor, dapat bekerja secara normal setelah pencetakan, dan fungsinya tetap utuh saat produksi selesai, Schmatz memotong pemicu kimia tambahan dari polimer terkonjugasi dengan menyinari sinar ultraviolet pada film elektrokromik.
Rantai kimia yang larut dalam air kemudian menjadi residu sederhana yang dapat dilap dan dicuci. Yang tersisa adalah film polimer yang kuat dan terkonjugasi murni yang tidak akan lagi larut dalam air atau pelarut organik.
(Foto kredit: Institut Teknologi Georgia / Rob Felt)
nilai
Jika proses kimiawi berkembang ke arah produksi, di masa mendatang, kita akan melihat lebih banyak jendela pintar, kacamata resep, dan bahkan tekstil, yang semuanya dapat mengubah warna dan kecerahan melalui tombol atau sakelar deteksi cahaya.
(Foto kredit: Institut Teknologi Georgia / Rob Felt)
Reynolds membayangkan bahwa film elektrokromik dapat berada pada berbagai bahan, termasuk beberapa kaca atau plastik. "Anda menggunakannya untuk pakaian kamuflase, misalnya, dengan menghubungkan sensor ke baterai melalui tekstil yang benar, dan mengubahnya menjadi warna agar sesuai dengan kecerahan dan kecerahan lingkungan tentara."
Selain elektrokromik, polimer terkonjugasi ini juga dapat digunakan untuk transistor cetak, sel surya, bahan kimia dan biosensor, layar pemancar cahaya, dan bioelektronika. Tim peneliti Reynold telah memiliki serangkaian metode pengiriman untuk menguji penerapan polimer terkonjugasi.
(Foto kredit: Institut Teknologi Georgia / Rob Felt)
Referensi
[1]
2 Brian Schmatz, Zhibo Yuan, Augustus W. Lang, Jeff L. Hernandez, Elsa Reichmanis, John R. Reynolds. Pemrosesan Berair untuk Elektronik Organik Cetak: Polimer Terkonjugasi dengan Rantai Samping yang Dapat Dibelah Multistage .ACS Central Science, 2017; DOI: 10.1021 / acscentsci.7b00232
Untuk teknologi paling mutakhir dan produk inovatif, silakan ikuti akun publik WeChat: IntelligentThings, atau hubungi WeChat pribadi penulis: JohnZh1984
- Berani bersaing dengan Sanjie Jepang, 2.0T hadir standar dengan satu klik mulai, dan diskon tunai mulai dari 189.900
- Tampilannya sangat orisinal, 1.8T dengan keyless start / entry, dan wheelbase 3 meter, mulai dari 105.800
- sengit! Raja angin super kuat tingkat 18 "manggis" atau hancurkan Guangdong secara langsung pada tanggal 16! Level 14 terkuat "Bai Li Jia" akan menyapu Qiong Yue lusa
- Mourinho berbicara untuk pertama kalinya setelah kelas usai, dan "penjahat besar" itu secara terbuka mengungkapkan rasa terima kasihnya, membuat Pogba malu
- Mobil Korea bertemu Waterloo, meluncurkan coupe hatchback berpenggerak belakang pertama, 2.0T dengan diferensial anti-selip poros belakang
- Superstar Real Madrid datang ke Asia dan dibangkitkan. Terakhir kali dia mencetak tiga gol adalah tim nasional sepak bola.