Smart pigments, i pigmenti intelligenti

Gli Smart Pigments, sono pigmenti che cambiano colore se sollecitati, da calore, pressione, luce… sono i protagonisti degli Smart Materials.

I materiali che cambiano colore sono scientificamente chiamati cromogenici.
Spesso sono anche detti “camaleontici” perchè variano reversibilmente colore in risposta ai cambiamenti ambientali o a stimoli indotti.
Il principio per cui questi materiali cambiano colore può essere spiegato da spostamenti di elettroni causati da uno stimolo. In funzione del tipo di molecola e dell’energia apportata dagli stimoli esterni, si modificano le proprietà ottiche degli smart pigments, pertanto riflettanza, assorbimento, emissione o trasmissione potranno variare.
Quando lo stimolo cessa, il materiale ritorna suo stato elettronico originale, recuperando le proprietà ottiche originali, così riavrà il colore iniziale. I chimici hanno a che fare continuamente con questo fenomeno, basti pensare agli indicatori di pH, dove lo stimolo è rappresentato dalla concentrazione di H+.

indicatori come smart pigments

Molti composti naturali esibiscono cromismo, inoltre sono stati stati sintetizzati molti smart pigments. Con questi pigmenti si realizzano smart materials che cambiano colore in risposta ad uno stimolo esterno, avremo pertanto:

  • Materiali fotocromici;
  • Materiali termocromici;
  • Materiali elettrocromici;
  • Materiali piezocromici;
  • Materiali Biocromici.

Smart pigments: Materiali fotocromici

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I materiali fotocromatici cambiano colore quando cambia l’intensità della luce. Questi materiali, il cui funzionamento dipende dall’assorbimento della luce, sono normalmente utilizzati quando c’è la necessità di limitare le radiazioni UV oppure IR.

Alcuni esempi sono le lenti ottiche per la protezione solare o finestre intelligenti per il controllo solare, che rappresentano due delle primarie applicazioni di questi smart pigments.

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Le lenti fotocromatiche degli occhiali da sole diventano più scure all’aumentare dell’intensità UV, in modo da ottimizzare la luce che le attraversa. Quando l’intensità UV è più bassa, ad esempio all’interno di un edificio, le finestre intelligenti diventano più trasparenti e rendono più luminose le stanze. Quando, invece la radiazione UV è maggiore, le finestre si scuriscono diminuendo la quantità di luce che le attraversa. Questo consente un buon confort abitativo, permettendo di regolare la luce e il calore che entrano nell’edificio.
smart-windowsI pigmenti fotocromici possono essere miscelati con materiali convenzionali o altri pigmenti comuni per ottenere pitture e inchiostri con effetti che variano da un colore all’altro. Strati molto sottili di inchiostro, depositati su un substrato, per esempio tessuto o carta, o inserito tra due pellicole polimeriche, cambiano rapidamente dall’ invisibile ad un colore intenso, che può essere nero, blu o viola.

 

Smart pigments: Materiali termocromici

I materiali termocromici rispondono alle variazioni di temperatura cambiando colore.  

termochromic-mugLa loro capacità di variare colore reversibilmente innumerevoli volte, li rende particolarmente interessanti. Il termocromismo è un fenomeno comune in molti sistemi chimici, sia organici che inorganici, contenenti ossidi metallici che si trasformano in conduttori ad una temperatura specifica. Un esempio noto di utilizzo di questi pigmenti, si ritrova nelle tazze per colazione, che cambiano colore quando una bevanda calda è versata all’interno. La trasformazione è reversibile; così il colore della tazza torna al suo originale quando si raffredda a temperatura ambiente.

Smart pigments: Materiali elettrocromici

I materiali elettrocromici variano le loro caratteristiche ottiche quando un campo elettrico è applicato. antiglare-mirror

Un grande mercato per i materiali elettrocromici è oggi rappresentato dagli specchi antiriflesso dinamici che rilevano l’abbagliamento e compensano automaticamente l’intensità luminosa riflessa, soprattutto per la sicurezza nella guida notturna.
L’elettrocromismo è probabilmente la più versatile di tutte le tecnologie cromogeniche perché è la più facile da controllare e perché può facilmente essere utilizzata in combinazione con diversi stimoli quali stress o la temperatura.

 

Smart pigments: Materiali piezocromici

I materiali piezocromici rispondono agli stimoli meccanici variando colore.

piezochromic-pigmentsQuesti materiali sono attualmente studiati intensamente grazie al loro potenziale utilizzo nella rilevazione dello stress, in particolare per il monitoraggio in situ della causa di eventuali rotture.
Questi pigmenti possono cambiare colore reversibilmente, con un effetto memoria, oppure irreversibilmente per poter verificare eventuali stress meccanici, quest’ultimo caso è molto sfruttato nell’industria aeronautica.

Smart pigments: Materiali biocromici

I materiali biocromici sono stati sviluppati per individuare e segnalare la presenza di agenti patogeni con un cambio di colore.

 

 

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