Un liquide intelligent qui s'assombrit considérablement en réponse à l'augmentation de la température a été développé par des chercheurs d'A*STAR. Le comportement de changement de couleur réglable du liquide thermochromique à base de nanofils a été conservé même après des centaines de cycles de chaleur-refroidissement. Ce liquide pourrait avoir des applications allant des fenêtres intelligentes aux capteurs de température sur papier, disent les chercheurs.

Les liquides thermochromes antérieurs étaient généralement à base de colorants organiques ou de cristaux liquides. Bien que se prêtant à une production à l'échelle industrielle, les colorants organiques ont tendance à se dégrader lors de l'exposition à la lumière, tandis que les cristaux liquides nécessitent une encapsulation pour éviter la dégradation dans l'air. Un liquide thermochromique qui surmonte ces limitations a été découvert par Wen-Ya Wu et ses collègues de l'A*STAR Institute of Materials Research and Engineering, en collaboration avec des chercheurs de l'Université nationale de Singapour.

Les recherches de Wu se concentrent sur les nanocristaux semi-conducteurs, qui forment une suspension colloïdale dans certains solvants, et qui sont connus pour leur large absorption de la lumière et leur haute photostabilité. "En explorant la synthèse de nanoparticules de séléniure d'antimoine colloïdal (Sb2Se3), nous avons découvert par hasard qu'ils formaient des nanofils cristallins lors du chauffage et se dissolvaient dans leurs précurseurs moléculaires lors du refroidissement, dans un certain mélange de solvants, " dit Wu.

Grâce à leur large comportement d'absorption de la lumière, une fiole de Sb 2 Se 3 les nanofils formés par chauffage peuvent apparaître très sombres. Mais une solution de leurs précurseurs moléculaires, auxquels les nanofils redeviennent en refroidissant, sont relativement transparents. "Ce phénomène a servi de base au développement de ces matériaux en tant que thermochromes à base liquide, " dit Wu.

L'équipe a montré que le comportement de changement de couleur du liquide thermochromique est durable et robuste. Une solution des précurseurs moléculaires était stable même après deux ans dans des conditions ambiantes, et pourrait être chauffé et refroidi des centaines de fois sans aucune perte de performance. Un avantage supplémentaire était que la température de transition de changement de couleur pouvait être réglée entre 35 et 140 degrés Celsius en ajoutant simplement une petite quantité de chlorure d'étain au mélange. Les espèces d'étain interagissent avec le précurseur du sélénium, réduire la température pour la croissance des nanofils.

Lorsque les chercheurs ont appliqué leur solution thermochromique sur du papier filtre, ils ont montré qu'il pouvait faire la différence entre les régions plus froides et plus chaudes d'une surface irrégulièrement chauffée. "Notre système thermochromique à base liquide permet potentiellement de revêtir une grande variété de surfaces, ", dit Wu. Une avenue potentielle est les fenêtres autorégulées qui s'assombrissent par temps chaud.

L'équipe prévoit ensuite d'utiliser la microscopie électronique à transmission pour étudier le mécanisme de croissance réversible des nanofils, pour aider à la conception rationnelle de nouveaux nanomatériaux thermochromiques colloïdaux.