Умно стъкло рекордно бързо сменя цвета си

Умното стъкло може бързо да променя цвета си чрез електричество. Сега новият материал, разработен от химици от Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) в Мюнхен, постави рекорд за скорост на такава промяна.

На магистралата през нощта сте. Дъжд вали, ярките фарове на колата зад вас ви заслепяват. Колко удобно е да имате автоматично затъмняване на огледалото за обратно виждане в такъв случай. Технически тази полезна екстра се основава на електрохромни материали. Когато се прилага напрежение върху тях, поглъщането на светлина и цветът им се променят. По този начин управляваното от светлинен сензор огледало за обратно виждане може да филтрира силната ослепителна светлина.

Наскоро експертите откриха, че освен установените неорганични електрохромни материали, едно ново поколение силно подредени решетъчни структури също може да придобие тази способност – така наречените ковалентни органични рамки. Те се състоят от синтетично произведени органични градивни елементи, които в подходящи комбинации образуват кристални и нанопорести мрежи. Тук промяната на цвета може да бъде предизвикана от приложено електрическо напрежение, което причинява окисляване или свиване на материала.

Сега екипът на LMU, ръководен от Томас Бейн, е разработил структури с ковалентни органични рамки, чиито скорости на превключване и ефективност на оцветяване са в пъти по-високи от тези на неорганичните съединения. Те са привлекателни, тъй като свойствата на материала могат да се регулират в широк диапазон чрез модифициране на техните молекулярни градивни елементи.

В същото време новите структури са много по-чувствителни към електрохимичното окисление. Това означава, че дори прилагането на ниско напрежение е достатъчно, за да предизвика промяна на цвета, която е напълно обратима. Това се случва с много висока скорост. Времето за реакция за пълна и отчетлива промяна на цвета чрез окисляване е около 0,38 секунди, докато възстановяването до първоначалното състояние отнема само около 0,2 секунди. Това прави електрохромните органични рамки на екипа сред най-бързите и ефективни в света.

С тези фундаментални констатации публикацията напредва в разработването на нов клас високоефективни електрохромни покрития. Търсене се показва от настоящите приложения на такова „интелигентно стъкло“ като превключващи се прозорци със слънчева защита и прозорци, осигуряващи защита на личния живот за цели фасади на сгради.