Ang bagong materyal na electrochromic ay maaaring mabilis na mabago ang kulay sa elektrisidad

Pagbabago ng kulay sa mga materyal na electrochromic. Kredito: © Vera Hiendl, e-conversion / LMU

Mabilis na mababago ng matalinong baso ang kulay salamat sa elektrisidad. Ang isang bagong materyal na binuo ng mga chemist na LMU ay nagtakda ngayon ng isang record ng bilis para sa naturang pagbabago.

Sa gabi sa highway. Umuulan, ang maliwanag na mga ilaw ng sasakyan ay nakabulagta sa likuran mo. Gaano komportable sa ganitong kaso upang magkaroon ng isang awtomatikong malilimutang salamin sa likuran. Sa teknikal, ang kapaki-pakinabang na accessory na ito ay batay sa mga materyal na electrochromic. Kapag inilapat ang boltahe, ang kanilang pagsipsip ng ilaw at pagbabago ng kulay. Ang mirror sa likuran na nakikita ng kontrol ng ilaw sensor ay maaaring mag-filter ng malakas na nakasisilaw na ilaw.

Kamakailan lamang, natagpuan ng mga dalubhasa na bilang karagdagan sa naitaguyod na hindi organisadong mga materyal na electrochromic, ang isang bagong henerasyon ng mga highly order na lattice na istraktura ay maaaring may kagamitan na ito: ang tinaguriang Covalent Organic Frameworks, dinaglat na COF. Binubuo ang mga ito ng synthetically generated organic building blocks, na sa mga angkop na kumbinasyon ay bumubuo ng mala-kristal at nanoporous na mga network. Dito, ang pagbabago ng kulay ay maaaring sanhi ng inilapat na boltahe ng kuryente, na sanhi ng oksihenasyon o pagbawas ng materyal.

Prinsipyo ng modular konstruksyon

Ang koponan ng LMU na pinangunahan ni Thomas Bein (Physical Chemistry, LMU Munich, tagapagsalita para sa e-conversion excellence group) ay nakabuo ngayon ng mga istraktura ng COF na ang bilis ng paglipat at kahusayan ng kulay ay maraming beses na mas mataas kaysa sa mga inorganic compound. Ang mga COF ay kaakit-akit dahil ang kanilang mga materyal na pag-aari ay maaaring mabago sa isang malawak na saklaw sa pamamagitan ng pagbabago ng kanilang mga molekular na bloke ng gusali. Ang mga mananaliksik mula sa LMU sa Munich at Unibersidad ng Cambridge ay ginamit ito upang magdisenyo ng mga COF na mainam para sa kanilang hangarin.

“Ginamit namin ang modular na prinsipyo ng disenyo ng COF at dinisenyo ang perpektong bloke ng gusali para sa aming mga layunin na may isang tukoy na molekula na thienoisoindigo,” sabi ni Derya Bessinger, ang unang may-akda at mag-aaral ng PhD sa grupo ni Thomas Hein. Ang bagong sangkap na isinasama sa COF ay nagpapakita kung gaano ito masidhing mapapagbuti ang mga pag-aari ng COF. “Halimbawa, sa bagong materyal, hindi lamang namin mahihigop ang mas maikli na haba ng haba ng haba ng haba ng haba o maliliit na bahagi ng nakikitang spectrum, ngunit nakakamit din ang pagiging aktibo sa malapit na infrared na mga spectral na rehiyon,” sabi ni Bessinger.

Sa parehong oras, ang mga bagong istraktura ng COF ay mas sensitibo sa electrochemical oxidation. Nangangahulugan ito na kahit na ang isang mababang inilapat na boltahe ay sapat upang magpalitaw ng isang pagbabago ng kulay ng COF, na kung saan ay ganap ding nababaligtad. Bilang karagdagan, nangyayari ito sa napakataas na rate: ang oras ng pagtugon para sa isang kumpleto at makabuluhang pagbabago ng kulay sa pamamagitan ng oksihenasyon ay tungkol sa 0.38 segundo, habang ang pagbawas pabalik sa paunang estado ay tumatagal lamang ng 0.2 segundo. Bilang isang resulta, ang mga electrochromic organikong balangkas ng koponan ng e-conversion ay ilan sa pinakamabilis at pinaka mahusay sa buong mundo.

Napakataas na katatagan sa mga pangmatagalang pagsubok

Partikular ang dalawang bagay na responsable para sa mataas na bilis: Pinapayagan ng conductive COF framework para sa mabilis na paglipat ng electron sa lattice. At salamat sa na-optimize na laki ng pore, ang nakapaligid na solusyon sa electrolyte ay mabilis na umabot sa bawat sulok. Ito ay mahalaga dahil ang positibong pagsingil na nabuo sa naka-oxidized na istraktura ng COF ay dapat na mabilis na mabayaran ng singil ng mga negatibong electrolyte ion. Panghuli ngunit hindi pa huli, ang produkto ng mga siyentipiko sa Munich na bahagi ng kumpol ng kahusayan sa e-conversion ay may napakataas na katatagan. Ang mga pangmatagalang pagsusulit ay nagpakita na ang materyal ay nakapagpapanatili ng pagganap nito kahit na pagkatapos ng 200 siklo ng oksihenasyon at pagbawas.

Sa background na ito, ang publikasyon ay gumawa ng pag-unlad sa pagbuo ng isang bagong klase ng mga high-performance electrochromic coatings. Ang mga kasalukuyang application para sa naturang “matalinong baso”, tulad ng mga switchable windows para sa proteksyon ng araw at privacy para sa buong mga facade ng gusali, ay nagpapakita ng isang malinaw na pangangailangan para dito.

Sanggunian: “Mabilis na Pagbabago Vis-IR Electrochromic Covalent Organic Frames”, ni Derya Bessinger, Katharina Muggli, Michael Beetz, Florian Auras at Thomas Bein, Marso 16, 2021, Journal ng 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

Ang lumalaking problema ng “malalim na heograpiya”

Ang maaaring mukhang isang imahe ng Tacoma ay talagang isang simulate na nilikha sa pamamagitan ng paglilipat ng mga biswal na imahe ng Beijing...

Bagong Milky Way Exterior Destroyers Bagong Sky Map ay Inilabas – Madilim na Mahalagang Mga Konsepto ay Maaaring Magbigay ng Bagong Eksperimento

Ang mga astronomo ay naglabas ng isang bagong celestial map ng Milky Way galaxy na pinakamalapit sa aming kalawakan. Kredito: NASA / JPL-Caltech...

Susunod na Generation Stable Pop-Up na Istraktura na inspirasyon ni Origami

Ni Harvard John A. Paulson School of Engineering at Applied Science Abril 22, 2021 Ang hindi masusunog na kanlungan na ito ay hindi natatakpan ng makapal...

Pinalitan ng DNA ang Y Chromosome na Nag-aambag ng Maikling Buhay na Buhay sa Mga Lipad ng Lalaki

Pagpapayaman ng Heterochromatin sa lahat ng mga chromosome. Immunofluorescence stain ng H3K9me3 sa male mitotic chromosome. Bar scale ay 50μm. Kredito:...

Pinapayagan ng mga polimer na kumakain ng polimer ang “biodegradable” na mga plastik na tunay na masusunog

Ang ginagamot na plastik (kaliwa) ay naghiwalay pagkatapos ng tatlong araw lamang sa karaniwang pag-aabono (kanan) at ganap na makalipas ang dalawang linggo. ...

Newsletter

Subscribe to stay updated.