Умното стъкло може бързо да промени цвета си чрез електричество. Нов материал, разработен от химици от Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) в Мюнхен, постави рекорд за най-скоростна промяна на цвета си като на практика се превръща в стъкло-хамелеон.

Материалът може да бъде вложен в автомобили, сгради и в общи линии за всякакви цели. 

На база на него учените се надяват да разработят нов клас високоефективни електрохромни покрития. Очевидната търговска ниша  е настоящите приложения на такова „интелигентни стъкла“ като превключващи се слънчеви защитни прозорци и прозорци за защита на личния живот за цели фасади на сгради.

Представете си, че сте на магистралата през нощта. Вали, ярките фарове на колата зад вас заслепяват. Колко удобно е да имате автоматично затъмняващо огледало за обратно виждане в такъв случай. Технически тази полезна екстра се основава на електрохромни материали. Начинът, по който поглъща светлината и цвета, се променя. Управлявано от светлинен сензор, огледалото за обратно виждане може по този начин да филтрира силно ослепителна светлина.

Наскоро експертите откриха, че в допълнение към установените неорганични електрохромни материали, ново поколение подредени решетъчни структури също могат да бъдат оборудвани с тази способност: така наречените ковалентни органични рамки, накратко COF. 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 електрическо напрежение.

Екипът на LMU, ръководен от Томас Бейн (Физическа химия, LMU Мюнхен), сега е разработил COF структури, чиито скорости на превключване и ефективност на оцветяване са в пъти по-високи от тези на неорганичните съединения. COF са привлекателни, тъй като техните свойства на материала могат да се регулират в широк диапазон, като се модифицират техните молекулни градивни елементи. Учени от LMU Мюнхен и Университета в Кеймбридж се възползваха от това, за да проектират COF, които са идеални за техните цели.

„Използвахме принципа на модулната конструкция на COF и проектирахме идеалния градивен елемент за нашите цели със специфична молекула тиеноиндоиндиго“, казва Derya Bessinger, автор и доктор. 

„Например с новия материал можем не само да абсорбираме UV светлината с по-къса дължина на вълната или малки части от видимия спектър, но също така да постигнем фотоактивност в близките инфрачервени спектрални области“, казва Бесингер.

В същото време новите COF структури са много по-чувствителни към електрохимичната реакция. Това означава, че дори ниско приложено напрежение е достатъчно, за да предизвика промяна на цвета на COF, което също е напълно обратимо. В допълнение, това се случва при 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 за електронно преобразуване сред най-бързите и ефективни в света.

Дългосрочните тестове показаха, че материалът е в състояние да запази своята ефективност дори след 200 цикъла.