p Qualquer pessoa que tenha um espelho retrovisor que escurece automaticamente o azul em reação aos irritantes faróis altos que brilham por trás viu um filme eletrocrômico em ação. p Agora, químicos do Instituto de Tecnologia da Geórgia desenvolveram um novo método para mais segurança e, por extensão, produzir facilmente esses filmes de cisalhamento, que mudam de cor com a ajuda de uma minúscula corrente elétrica. Isso poderia torná-los disponíveis para muitas indústrias que antes não eram capazes de usá-los de maneira viável.

p Na manufatura, filmes eletrocrômicos são frequentemente revestidos em outros materiais, como a superfície de um espelho, como tintas. Eles geralmente são baseados em solventes que são inflamáveis ​​e possuem vapores tóxicos, tornando-os inadequados para muitos ambientes de trabalho que dependem de máquinas de impressão e pulverização para aplicar cores.

p Os pesquisadores da Georgia Tech desenvolveram tintas de filme eletrocrômicas à base de água, tornando-os mais seguros para aplicação difusa em ambientes onde os tipos de precauções de segurança e equipamentos de proteção que são padrão no manuseio de produtos químicos orgânicos voláteis seriam impraticáveis.

p Ambientes do dia a dia

p "Nem sempre as pessoas imprimem em ambientes quimicamente seguros, "disse John Reynolds, professor nas Escolas de Química e Bioquímica da Georgia Tech e Ciência e Engenharia de Materiais. Então, Reynolds e o primeiro autor do estudo, Brian Schmatz, que surgiu com o método à base de água, se propôs a tornar as tintas de filme eletrocrômicas mais seguras para os ambientes do dia a dia.

p Houve alguns obstáculos para retirá-lo. O produto acabado teve que operar eletricamente comparável a filmes que são aplicados em um solvente orgânico, e também ser resistente à água, apesar da produção à base de água. O método de Schmatz também precisava ser logística e financeiramente realista para os produtores implementarem.

p Os pesquisadores publicaram detalhes sobre sua solução e como ela atendeu aos critérios na revista ACS Central Science em 16 de agosto, 2017. Caso o processo químico avance para a produção, o futuro pode ver mais janelas, óculos de grau, ou mesmo têxteis que alternam entre cores e tons de escuridão com o clique de um botão ou com a ajuda de um interruptor de detecção de luz.

p É assim que muitos espelhos retrovisores com escurecimento automático funcionam:os faróis altos do motorista atrás de você atingem um sensor de luz que aplica um leve campo elétrico ao espelho, e isso ativa a mudança de cor, ou eletrocrômico, filme, que muda para uma tonalidade mais escura.

p Arco-íris eletroquímico

p Os filmes eletrocrômicos do laboratório Reynolds são feitos com polímeros conjugados, moléculas orgânicas coloridas e eletroativas. Eles facilmente liberam alguns de seus elétrons mais fracamente ligados, e quando eles fazem, suas cores mudam.

p Se os filmes coloridos estiverem em uma superfície transparente, quando a cor desaparecer, a superfície fica clara. A superfície deve ser condutora para que uma pequena voltagem (cerca de 1 volt) possa ser aplicada para retirar os elétrons do polímero conjugado ou ajudá-los a voltar.

p Os tons não precisam ser cinza, azul, marrom, ou de outra forma reta. "Podemos fazer qualquer cor, "Reynolds disse.

p 'Tóxico, '' cancerígeno '

p Por causa dos solventes orgânicos das tintas anteriores, a aplicação de filmes eletrocrômicos no passado exigia requisitos de segurança significativos. Seus custos podem se tornar proibitivos se o trabalho for grande, dizer, se uma empresa deseja cobrir as janelas de um prédio de escritórios com uma película eletrocrômica.

p "A maioria dos laboratórios de pesquisa usa clorobenzeno como solvente. É muito tóxico. É cancerígeno, ligeiramente volátil também, "Schmatz disse." Então, não é algo que as pessoas queiram trabalhar em grande escala. "

p Também, as pessoas podem simplesmente achar desagradável o cheiro de um produto químico orgânico em seu local de trabalho. Exemplos de cheiros de solvente orgânico que a maioria das pessoas já experimentou são querosene, Gasolina, ou álcool isopropílico.

p Orgânico e depois aquoso

p Água como solvente é muito mais segura, mas pode apresentar outros desafios. Os polímeros conjugados são produzidos em solventes orgânicos e não se dissolvem inerentemente na água. Também, os filmes impressos com tintas à base de água podem sair da chuva ou manchar com muita umidade.

p A invenção de Schmatz combina o melhor dos dois mundos usando um solvente orgânico e um solvente aquoso em fases.

p Primeiro, o polímero conjugado é produzido em um solvente orgânico para garantir que o material de qualidade seja feito. Isso também está alinhado com as práticas da indústria química.

p "As empresas químicas realmente fazem muito esse tipo de processamento, e é vantajoso manter isso como está, para que as empresas possam continuar fazendo o que estão fazendo e adicionar este produto com mais facilidade, "Schmatz disse.

p Mas então Schmatz altera o polímero conjugado - o ingrediente ativo da tinta, por assim dizer, que geralmente não é solúvel em água, de modo que realmente se dissolva na água.

p "Incorporamos um gatilho químico dentro do polímero. Ele é ativado por meio de uma lavagem com água de alto pH, e que transforma o polímero orgânico solúvel em um polieletrólito solúvel em água, "disse ele." A razão pela qual queremos fazer tudo isso é para que possamos produzir o polímero em um solvente orgânico, mas depois imprima o polímero com uma tinta à base de água. "

p Cutelo ultravioleta

p Para garantir que o filme não manche ou escorra após a impressão e que funcione bem quando for concluído, Schmatz cliva o gatilho químico adicionado do polímero conjugado ao lançar luz ultravioleta no filme eletrocrômico.

p A cadeia química solúvel em água então se torna um resíduo simples que pode ser limpo ou enxaguado. O que resta é um robusto, filme de polímero conjugado puro, que não pode mais se dissolver em água ou solventes orgânicos.

p Reynolds prevê filmes eletrocrômicos em vários materiais, incluindo outros que não sejam vidro ou plástico. "Você poderia aplicar isso à camuflagem, por exemplo, com os tecidos certos, e ter um sensor conectado a uma bateria, e fazer com que ele troque as cores para combinar com a mudança de claridade ou escuridão dos arredores de um soldado. "

p Além da eletrocrômica, esses polímeros conjugados também estão sendo explorados para transistores impressos, células solares, químicos e bio-sensores, monitores emissores de luz e bioeletrônica. O grupo de Reynold tem acesso a vários métodos de entrega para testar a aplicação de polímeros conjugados.

p "Georgia Tech é uma universidade de engenharia focada e tem recursos de aplicação que você pode encontrar aqui, "Reynolds disse." Os vários métodos de impressão ou pulverização estão aqui - aerógrafo, revestidor de lâmina, jato de tinta. E se não temos algo, podemos construí-lo aqui. "