Thermochromie

Définition

La thermochromie, ou le thermochromisme, est la propriété d'une substance de changer de couleur en raison du changement de température. Le thermochromisme est l'un des nombreux types de chromisme. Une bague d'humeur est un excellent exemple de ce phénomène et de ce comportement, mais il existe de nombreuses autres utilisations.

Nanoparticules et thermochromisme :

Le matériau thermochromique, qui présente un changement de couleur et une absorption optique activés par la température, est un agent photothermique prometteur pour la thérapie photothermique à température contrôlée avec précision.

Explications

Voir aussi les effets : bathochrome, hypsochrome et halochrome.

Les deux mécanismes de base sont basés sur les cristaux liquides et les leuco-colorants. Les cristaux liquides sont utilisés dans des applications de précision, car leurs réponses peuvent être construites pour mesurer les températures, mais leur intervalle de changement de couleur est limité par leur principe de fonctionnement. Les leuco-colorants permettent un large éventail de changements de couleur, mais leurs réponses à des températures spécifiques sont plus difficiles.

Certains cristaux liquides sont capables de montrer différentes couleurs à différentes températures. Ce changement dépend de la réflexion de certaines longueurs d'onde par la structure cristalline du matériau, car il change entre la phase cristalline à basse température, passant par la phase chirale anisotrope ou la phase nématique tournée, à la phase liquide isotrope à haute température. Seule la mésophase nématique a des propriétés thermochromes; cela restreint la plage de température utile effective du matériau.

La phase nématique tournée a les molécules orientées en couches avec un changement régulier d'orientation, ce qui existe avec un espacement périodique. La lumière traversant le cristal subit une diffraction de Bragg dans ces couches, et la longueur d'onde avec la plus grande interférence constructive est réfléchie dans le spectre de la lumière visible, que nous percevons avec la couleur. Comme le cristal subit des changements en fonction de la température, une dilatation thermique intervient, entraînant des changements dans l'espacement entre les couches, et par conséquent dans la longueur d'onde réfléchie. La couleur des cristaux liquides thermochromes peut donc passer du noir aux couleurs spectrales et noir à nouveau, selon la température. En général, à des températures élevées, il se reflétera du bleu au violet, tandis qu'à des températures plus basses, il se reflétera du rouge à l'orange. Sachant que le bleu a une longueur d'onde plus courte que le rouge, ce qui indique que la distance des couches est réduite en chauffant le cristal à son état le plus liquide.

⭐ Certains matériaux pour de tels comportements sont le nonanoate de cholestéryle ou les cyanobiphényles. Les cristaux liquides utilisés dans la pigmentation et les encres sont microencapsulés, sous forme de suspension.

Les cristaux liquides sont utilisés dans des applications où le changement de couleur doit être défini avec précision. Ils trouvent des applications dans les thermomètres pour les bâtiments, les réfrigérateurs, les aquariums et les utilisations médicales, et les indicateurs de niveau de propane dans les réservoirs.

Les cristaux liquides sont difficiles à travailler et nécessitent un équipement d'impression spécialisé. Le matériau lui-même est également généralement plus cher que les technologies alternatives. Des températures élevées, le rayonnement ultraviolet, certains produits chimiques, tels que les solvants, peuvent endommager et raccourcir considérablement sa durée de vie.

Les colorants thermochromes sont basés sur des mélanges de colorants leuco avec d'autres substances chimiques, avec un changement de couleur (généralement entre la forme leuco incolore et colorée) en fonction de la température. Les colorants sont rarement appliqués directement sur les matériaux; elles se présentent généralement sous forme de microcapsules avec le mélange qu'elles contiennent. Un exemple illustratif sont les tissus appelés Hypercolor, où des microcapsules avec de la lactone violette cristalline, de l'acide faible et un sel dissociable dissous dans du dodécanol sont appliqués dans la fabrication; lorsque le solvant est solide, le colorant existe sous sa forme leuco lactone, lorsque le solvant fond, le sel se dissocie, le pH à l'intérieur de la microcapsule basse, les anneaux de lactone s'ouvrent et son spectre d'absorption change dramatiquement, par conséquent, il devient intensément violet. Dans ce cas, la thermochromie apparente est en fait une halochromie.

L'une des utilisations du phénomène de thermochromie des colorants leuco est dans la production de thermomètres colorimétriques adhésifs à faible coût, sous forme de ruban, à placer sur les parois des aquariums. Comme l'aquarium conserve une certaine homogénéité de température de sa paroi avec l'eau à l'intérieur, ces thermomètres présentent avec une précision suffisante la température de l'eau, ce qui ne nécessite pas une précision extrême dans sa mesure car les animaux aquatiques tolèrent une certaine variation de température.

En rapport avec "thermochromie"

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