Термохромные чернила
Термохромные чернила (также называемые термохромными чернилами ) — это тип красителя , который меняет цвет в ответ на изменение температуры . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] Впервые он был использован в 1970-х годах в новых игрушках, таких как кольца настроения, но нашел и практическое применение в таких вещах, как термометры, упаковка продуктов и ручки. [ 4 ] Чернила также нашли применение в медицинской сфере для конкретных медицинских симуляций в рамках медицинского обучения. Термохромные чернила также могут стать прозрачными при нагревании; Пример чернил этого типа можно найти в углах листа с экзаменационными отметками, чтобы доказать, что лист не редактировался и не фотокопировался .
Состав
[ редактировать ]Существует два основных варианта термохромных чернил: один состоит из лейкокрасителей , а другой - из жидких кристаллов . Для обоих типов чернил химические вещества должны содержаться в капсулах длиной от 3 до 5 микрон . Это защищает красители и кристаллы от смешивания с другими химическими веществами, которые могут повлиять на функциональность чернил.
Лейкокрасители
[ редактировать ]Вариант лейкокрасителя обычно состоит из лейкокрасителей с дополнительными химическими веществами для придания различных желаемых эффектов. Это наиболее распространенный тип, поскольку его проще изготовить. Они могут быть спроектированы так, чтобы реагировать на изменения температуры в диапазоне от -15 °C до 60 °C. Наиболее распространенные области применения чернил имеют температуру активации -10 °C (холод), 31 °C (температура тела) или 43 °C (тепло). При более низких температурах чернила кажутся определенного цвета, а как только температура повышается, чернила становятся либо полупрозрачными, либо слегка окрашенными, что позволяет увидеть скрытые узоры. Это дает эффект изменения цвета, а также процесс можно обратить вспять, снова снизив температуру. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]
Жидкие кристаллы
[ редактировать ]Жидкие кристаллы могут переходить из жидкого состояния в твердое в ответ на изменение температуры. При более низких температурах кристаллы в основном твердые и почти не отражают свет, поэтому кажутся черными. По мере постепенного повышения температуры кристаллы становятся более разнесенными, что приводит к различному отражению света и изменению цвета кристаллов. Температуры, при которых эти кристаллы меняют свои свойства, могут находиться в диапазоне от -30 °C до 90 °C. [ 5 ]
Приложения
[ редактировать ]20 июня 2017 г. [ 8 ] Почтовая служба США впервые нанесла термохромные чернила на почтовые марки на своей марке «Полное затмение Солнца навсегда». [ 9 ] в честь солнечного затмения года 21 августа 2017 . При нажатии пальцем тепло тела превращает черный круг в центре марки в изображение полной луны . Изображение на марке представляет собой фотографию полного солнечного затмения, наблюдаемого в Джалу , Ливия , 29 марта 2006 года. Фотография была сделана бывшим астрофизиком НАСА Фредом Эспенаком , также известным как «Мистер Затмение».
Медицинское использование
[ редактировать ]В медицинской подготовке термохромные чернила можно использовать для имитации человеческой крови, поскольку они обладают свойством изменять цвет. В настоящее время он тестируется в медицинских симуляциях, включающих экстракорпоральную мембранную оксигенацию (ЭКМО). В этих процедурах изменение цвета крови между темно- и светло-красным указывает на оксигенацию крови и дезоксигенацию крови, что описывает уровни концентрации кислорода в образце крови человека. Важно точно определить это изменение, чтобы безопасно и правильно использовать аппараты ЭКМО. Это привело к появлению тренингов на основе моделирования (SBT), которые позволяют студентам-медикам запускать симуляции, имитирующие реальные машины ЭКМО, прежде чем использовать их в серьезных ситуациях. Используя термохромные чернила в этих симуляциях, эффект изменения цвета можно реалистично скопировать и наблюдать без использования настоящей человеческой крови или других дорогостоящих методов. [ 10 ] [ 11 ]
В этих симуляциях обычно используется искусственная кровь или кровь животных; однако использование термохромных чернил в качестве альтернативы имеет некоторые преимущества. Его можно повторно использовать для нескольких симуляций с минимальными отклонениями в результатах, и он более экономически эффективен. Существуют ограничения на использование этого метода, поскольку чернила не имеют каких-либо других свойств с кровью, поэтому их единственное практическое применение — наблюдать за изменением цвета крови. [ 10 ]
Упаковка продукта
[ редактировать ]Упаковка продукции является важным аспектом сохранения качества потребительских товаров. Современная упаковка разделена на две категории; активная упаковка и умная упаковка . Термохромные чернила нашли применение в интеллектуальной упаковке, которая представляет собой аспект упаковки, связанный с контролем состояния продуктов. Поскольку на большинство потребительских товаров влияют изменения температуры, использование термохромных чернил в качестве индикатора этих изменений температуры позволяет потребителям распознавать, когда качество продукта изменилось. Его также можно использовать, чтобы сообщить потребителям правильную температуру для потребления продукта. [ 12 ]
Стираемые чернильные ручки
[ редактировать ]В 2006 году компания Pilot Pens Inc. разработала ручку со стираемыми чернилами, в которых использовались термохромные чернила. Он состоял из растворителя, красителя и смоляного пленкообразователя. При температуре ниже 65°C чернила оставались окрашенными. Как только температура поднималась выше 65°C, чернила начинали плавиться и становились бесцветными, создавая эффект стираемых чернил. Чернила смогли вернуться в свое цветное состояние после охлаждения до температуры ниже -10 °C. [ 13 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Тамрин, ТС (2022). «Термохромные чернила как умный индикатор на упаковке холодного продукта – обзор» . Конференция ИОП. Серия: Науки о Земле и окружающей среде . 1063 (1): 012021. Бибкод : 2022E&ES.1063a2021T . дои : 10.1088/1755-1315/1063/1/012021 . S2CID 251368125 .
- ^ Ян, Сяосин (2020). «Влияние концентрации термохромных чернил на характеристики водорастворимых отделочных пленок для поверхности Cunninghamia Lanceolata» . Полимеры . 12 (552): 552. дои : 10.3390/polym12030552 . ПМЦ 7182879 . ПМИД 32138270 .
- ^ Кулчар, Рахела (2011). «Динамические колориметрические свойства смешанных термохромных печатных красок» . Цветовая технология . 127 (6): 411–417. дои : 10.1111/j.1478-4408.2011.00338.x . Проверено 24 декабря 2022 г.
- ^ «Как работают термохромные чернила» . Как все работает . 08.05.2012 . Проверено 24 октября 2023 г.
- ^ Jump up to: а б «Как работают термохромные чернила» . Как все работает . 08.05.2012 . Проверено 24 октября 2023 г.
- ^ Курошня, Марьян (2013). «Термохромные краски на основе красителей Leuco: рецепты как руководство для дизайна текстильных поверхностей» . Всемирная текстильная конференция AUTEX.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Кулчар, Рахела; Фришковец, Мойца; Гунде, Марта Кланьшек; Кнешаурек, Нина (07.10.2011). «Динамические колориметрические свойства смешанных термохромных печатных красок» . Технология окраски . 127 (6): 411–417. дои : 10.1111/j.1478-4408.2011.00338.x . ISSN 1472-3581 .
- ^ «Полное солнечное затмение будет отмечено на марке навсегда» . Почтовая служба США . 27 апреля 2017 г. Проверено 10 июля 2017 г.
- ^ «Полное затмение Солнца» . Почтовая служба США (магазин). Архивировано из оригинала 24 сентября 2017 г. Проверено 27 июня 2017 г.
- ^ Jump up to: а б Альсалеми, Абдулла; Алдиси, Мохаммед; Алхомси, Яхья; Ахмед, Ибрагим; Бенсаали, Файкал; Алинье, Гийом; Амира, Аббес (14 февраля 2017 г.). «Использование термохромных чернил для медицинского моделирования» . Катарский медицинский журнал . 2017 (1 – Материалы конференции Организации экстракорпорального жизнеобеспечения Южной и Западной Азии, глава 2017): 63. doi : 10.5339/qmj.2017.swacelso.63 . ISSN 0253-8253 . ПМЦ 5474631 .
- ^ Нуризаде, Мухаммад; Аль-Салеми, Абдулла; Алхомси, Яхья; Сайед, Айя Набиль Халаф Мохамед; Бенсаали, Файкал; Мескин, редкий; Хсейн, Али Айт (11 июля 2021 г.). «Усовершенствованная система термохромных чернил для медицинского моделирования крови» . Мембраны . 11 (7): 520. doi : 10.3390/membranes11070520 . ISSN 2077-0375 . ПМК 8306066 . ПМИД 34357170 .
- ^ Тамрин, ES; Варсики, Э.; Биндар, Ю.; Картика, ИА (2022). «Термохромные чернила как умный индикатор на упаковке холодного продукта – обзор» . Серия конференций IOP: Науки о Земле и окружающей среде . 1063 (1): 012021. Бибкод : 2022E&ES.1063a2021T . дои : 10.1088/1755-1315/1063/1/012021 . S2CID 251368125 .
- ^ Хатами, Амин; Прова, Шамина С.; Багга, Африн К.; Ян Чи Тин, Мишель; Брар, Гурнур; Ифа, Демиан Р. (30 июня 2017 г.). «Обнаружение и визуализация термохромных соединений чернил в стираемых ручках с использованием десорбционно-ионизационной масс-спектрометрии» . Быстрая связь в масс-спектрометрии . 31 (12): 983–990. Бибкод : 2017RCMS...31..983K . дои : 10.1002/rcm.7867 . ISSN 0951-4198 . ПМИД 28370721 .