Changement de couleur rapide – Technoguide

Le verre intelligent peut changer de couleur rapidement grâce à l’électricité. Un nouveau matériau développé par les chimistes de la Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) à Munich a maintenant établi un record de vitesse pour un tel changement.

Sur l’autoroute la nuit. Il pleut, les phares lumineux de la voiture derrière vous aveuglent. Comme c’est pratique d’avoir un rétroviseur à atténuation automatique dans un tel cas. Techniquement, ce supplément utile est basé sur des matériaux électrochromes. Lorsqu’une tension est appliquée, leur absorption de la lumière et leur couleur changent. Contrôlé par un capteur de lumière, le rétroviseur peut ainsi filtrer une lumière fortement éblouissante.

Récemment, des experts ont découvert qu’en plus des matériaux électrochromiques inorganiques établis, une nouvelle génération de structures en treillis hautement ordonnées peut également être équipée de cette capacité: les cadres organiques covalents, en abrégé COF. Ils se composent de blocs de construction organiques produits synthétiquement qui, dans des combinaisons appropriées, forment des réseaux cristallins et nanoporeux. Ici, le changement de couleur peut être déclenché par une tension électrique appliquée qui provoque une oxydation ou une réduction du matériau.

L’équipe LMU dirigée par Thomas Bein (chimie physique, LMU Munich) a maintenant développé des structures COF dont les vitesses de commutation et les efficacités de coloration sont plusieurs fois supérieures à celles des composés inorganiques. Les COF sont attrayants car les propriétés de leurs matériaux peuvent être ajustées sur une large plage en modifiant leurs blocs de construction moléculaires. Les scientifiques du LMU Munich et de l’Université de Cambridge en ont profité pour concevoir des COF parfaitement adaptés à leurs besoins. «Nous avons utilisé le principe de construction modulaire des COF et conçu le bloc de construction idéal pour nos besoins avec une molécule de thiénoisoindigo spécifique», explique Derya Bessinger, premier auteur et doctorant dans le groupe de Thomas Bein. Incorporé dans un COF, le nouveau composant démontre à quel point il peut améliorer les propriétés du COF. “Par exemple, avec le nouveau matériau, nous pouvons non seulement absorber la lumière UV de plus courte longueur d’onde ou de petites parties du spectre visible, mais aussi atteindre une photoactivité bien dans les régions spectrales du proche infrarouge”, explique Bessinger.

Dans le même temps, les nouvelles structures COF sont beaucoup plus sensibles à l’oxydation électrochimique. Cela signifie que même une tension appliquée faible est suffisante pour déclencher un changement de couleur des COF, qui est également complètement réversible. De plus, cela se produit à très grande vitesse: le temps de réponse pour un changement de couleur complet et distinct par oxydation est d’environ 0,38 seconde, alors que le retour à l’état initial ne prend que 0,2 seconde environ. Cela fait des cadres organiques électrochromiques de l’équipe d’e-conversion parmi les plus rapides et les plus efficaces au monde.

Deux choses en particulier sont responsables de la vitesse élevée: La structure de trame conductrice des COF permet un transport rapide des électrons dans le réseau. Et grâce à une taille de pore optimisée, la solution électrolytique environnante peut atteindre rapidement tous les coins. Ceci est essentiel car la charge positive générée dans la structure COF oxydée doit être rapidement compensée par des ions électrolytes négatifs. Enfin, le produit des scientifiques munichois a une très grande stabilité. Des tests à long terme ont montré que le matériau était capable de maintenir ses performances même après 200 cycles d’oxydoréduction.

Grâce à ces découvertes fondamentales, la publication fait progresser le développement d’une nouvelle classe de revêtements électrochromes haute performance. La demande évidente à cet égard est illustrée par les applications actuelles de ce «verre intelligent» comme les fenêtres de protection solaire commutables et de protection de la vie privée pour les façades de bâtiments entiers.

Source de l’histoire:

Matériel fourni par Ludwig-Maximilians-Universität München. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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