تلون حراري
التلون الحراري Thermochromism هي خاصية مادة يتغير لونها بتغير درجة الحرارة. ويعد الخاتم متغير الألوان مثالاً ممتازًا لهذه الظاهرة، لكن للتلون الحراري أيضًا استخدامات أكثر عملية، مثل زجاجات رضاعة الأطفال (تتحول إلى لون مختلف عندما تبرد بدرجة تسمح بأن يشربها الطفل) أوالغلايات (تتغير عندما يقترب الماء من نقطة الغليان أوعندما يبلغ تلك النقطة). ويعد التلون الحراري أحد الأنواع المتنوعة لـ التلون.
المواد العضوية
البلورات السائلة المتلونة حرارياً
يعتمد المنهجان الشائعان على البلورات السائلة وأصباغ اللالونية. فتستخدم البلورات السائلة في الاستخدامات الدقيقة، حيث يمكن هندسة استجاباتهم لدرجات الحرارة الدقيقة، ولكن نطاق الألوان يتحدد بمبدأ عملها. وتسمح الأصباغ اللالونية باستخدام نطاق أكبر من الألوان، ولكن يصعب تحديد استجابتها لدرجات الحرارة تحديدًا دقيقًا.
تستطيع بعض البلورات السائلة عرض مختلف الألوان عند مختلف درجات الحرارة. ويعتمد هذا التغير على الانعكاس الانتقائي لأطوال موجية محددة حسب الهجريب البلوري للمادة، حيث تتغير بين الفترة البلورية منخفضة الحرارة عبر فترة لا تناظر تباين الخواص أوفترة الخيوط الملتوية، إلى فترة السائل متوحد الخواص مرتفع الحرارة. ففقط الفترة الخيطية المتوسطة بين السائل والصلب هي التي تتميز بخصائص التلون الحراري، وهذا يقيد نطاق درجة الحرارة الفعالة للمادة.
فالفترة الخيطية الملتوية تتميز بجزيئات مطبقة في طبقات ذات اتجاهات مختلفة بانتظام، مما يمنحها سمة التباعد الدوري. فالضوء المار عبر البلورة يخضع لـ قانون براج في تلك الطبقات، وينعكس الطول الموجي ذوأكبر تداخل بنائي مرة أخرى، وبهذا يظهر وكأنه لون طيفي. ويمكن حتى يؤدي تغير درجة حرارة البلورة إلى تغير في التباعد بين الطبقات مما ينعكس على الطول الموجي. وبهذا يتراوح باستمرار لون بلور التلون الحراري السائل ما بين (الأسود) غير العاكس إلى الألوان الطيفية ثم إلى الأسود مرة أخرى، حسب درجة الحرارة. وبصورة نموذجية، تعكس درجة حالة الحرارة العالية اللون البنفسجي المائل للزرقة، في حين تعكس حالة درجة الحرارة المنخفضة اللون البرتنطقي المائل للحمرة. ونظرًا لقصر الطول الموجي للأزرق عن الطول الموجي للأحمر، فهذا يشير إلى انخفاض مسافة تباعد الطبقات الناتجة عن التسخين عبر حالة البلورات السائلة.
وبعض تلك المواد كولسترول نوناوايت أوكيانوبيفينيل.
تستخدم البلورات السائلة في الأصباغ والأحبار وغالبًا ما تكون في هيئة جزيئات صغيرة مغلفة في صورة معلق.
وتستخدم البلورات السائلة في التطبيقات حيث ينبغي تحديد تغير اللون تحديدًا دقيقًا. وتستخدم في موازين الحرارة في الغرف والثلاجات وأحواض الأسماك وفي الاستخدامات الطبية وفي مؤشرات مستوى البروبيان في الخزانات. ومن الاستخدامات الشائعة لبلورات التلون الحراري السائلة صناعة الخاتم متغير الألوان.
يصعب العمل مع البلورات السائلة وتحتاج إلى معدات طباعة متخصصة. وعادة ما تكون المادة نفسها باهظة الثمن أكثر من التقنيات البديلة. وتؤثر درجات الحرارة العالية والأشعة فوق البنفسجية وبعض المواد الكيميائية و/أوالمذيبات تأثيرًا سلبيًا على عمر تلك المواد.
Leuco dyes
Other thermochromic solid semiconductor materials include
- CdxZn1−xSySe1−y (x = 0.5–1, y = 0.5–1),
- ZnxCdyHg1−x−yOaSbSecنطقب:Tellurium1−a−b−c (x = 0–0.5, y = 0.5–1, a = 0–0.5, b = 0.5–1, c = 0–0.5),
- HgxCdyZn1−x−ySbSe1−b (x=0–1, y=0–1, b=0.5–1).
Some minerals are thermochromic as well; for example some chromium-rich pyropes, normally reddish-purplish, become green when heated to about 80 °C.
الهامش
- ^ Kronberg; James W. (1996) "Optical temperature indicator using thermochromic semiconductors" نطقب:US Patent
- ^ "Thermochromic Garnets". Minerals.gps.caltech.edu. Retrieved 2010-07-12.
