Le changement de couleur peut influencer notre perception des objets, être utilisé pour nous mettre en garde contre des dangers ou des dangers, ou aider à conserver l'énergie. doctorat Le candidat Weixin Zhang a développé des revêtements organiques « photoniques » qui changent de couleur avec les changements de température. Des revêtements intelligents robustes ont été fabriqués qui peuvent être facilement traités et montrent une réponse de changement de couleur rapide aux changements de température. Ces revêtements sont prometteurs pour une variété d'applications telles que les fenêtres « intelligentes » thermorégulatrices ou même les œuvres d'art interactives. Zhang a soutenu cette thèse au département de génie chimique et de chimie le 1er septembre.

Inspiration caméléon

Les matériaux adaptatifs à changement de couleur sont intéressants pour la reconnaissance visuelle, expression de signaux, et esthétique. Un bon exemple du monde naturel de l'adaptation des couleurs peut être vu avec le caméléon, qui est une espèce qui peut changer la couleur de sa peau pour se camoufler et réguler la température corporelle.

Pour ses recherches, Zhang s'est inspiré du caméléon pour développer des revêtements synthétiques qui changent de couleur et qui réagissent à différentes longueurs d'onde. Le premier revêtement est sensible à la température aux longueurs d'onde visibles (entre 400 et 700 nm), tandis que le second est un infrarouge (entre 700 et 2, 500 nm) revêtement photonique réfléchissant.

Le revêtement infrarouge pourrait être utilisé pour réguler la réflexion de la lumière infrarouge dans une fenêtre, qui peut à son tour être utilisé pour aider à la gestion de la chaleur intérieure. Significativement, ceci peut être réalisé sans affecter la vue à travers la fenêtre étant donné que les "couleurs structurelles" invisibles réfléchissent sélectivement les longueurs d'onde infrarouges.

En savoir plus sur les matériaux photoniques

Les revêtements de Zhang sont fondamentalement basés sur des matériaux photoniques, qui ont une nanostructure périodique qui facilite la réflexion de longueurs d'onde spécifiques de la lumière. Par conséquent, la structure semblera alors avoir la couleur réfléchie.

Surtout, les matériaux photoniques présentent des avantages clés par rapport aux matériaux altérant la couleur tels que les colorants à base d'absorption. D'abord, la couleur présentée par un matériau photonique peut être ajustée avec précision en modifiant la nanostructure du matériau. Ceci peut être réalisé avec des changements minimes de la composition chimique du matériau lui-même et permet d'ajuster assez facilement la couleur de la nanostructure sur une large gamme de longueurs d'onde.

Seconde, étant donné que les matériaux photoniques ne réfléchissent la lumière qu'à des longueurs d'onde spécifiques, il est possible de produire des matériaux transparents à la lumière visible, mais reflétera des longueurs d'onde plus longues telles que le rayonnement infrarouge.

Matériaux de revêtement

Au cours des recherches de Zhang, une variété de revêtements photoniques adaptatifs et sensibles à la température ont été fabriqués. Des polymères de cristaux liquides cholestériques à base de siloxane ont été synthétisés puis appliqués sur des substrats à l'aide d'un simple applicateur de film. Les films photoniques résultants montrent des réponses de couleur rapides et entièrement réversibles aux changements de température environnementale. Les revêtements peuvent être agrandis, ce qui les rend intéressants comme indicateurs de température, œuvres d'art interactives, et comme fenêtres réfléchissantes sélectives pour l'infrarouge pour les maisons et autres bâtiments.