Come funzionano gli inchiostri termocromici...

Nella vita, niente rimane uguale. A meno che non sia il colore della vernice della vostra auto! Ora non ti piace quel blu, ma non c'è modo che tu voglia andare al tempo e alla grande spesa di dipingerla. Ma, a volte le cose che amiamo, i nostri beni e la vernice possono davvero cambiare colore, con l'aiuto della tecnologia dell'inchiostro termocromico. Gli inchiostri termocromici utilizzano il processo del termocromismo, che significa materiali che cambiano la loro tonalità in risposta alla temperatura. Quindi, perché non dipingere la vostra auto e guardarla trasformarsi? Con la vernice giusta in una giornata calda, potrebbe cambiare dal blu che odiate a un giallo allegro e dinamico.

Gli inchiostri termocromici esistono da un po' e hanno colpito le masse negli anni '70, come l'anello dell'umore, che usava il calore del corpo come indicazione di uno stato emotivo.

Più recentemente, un 'cook-it-stick' che usava un rivestimento termocromico sulla punta indicava quando la carne sul barbecue era cotta alla perfezione e sicura da mangiare, passando dal nero al rosso. Alcune lattine di birra avevano una grafica che appariva quando il contenuto era abbastanza fresco per fornire il miglior gusto freddo e rinfrescante.

Dai primi giorni degli anelli dell'umore, gli inchiostri termocromici hanno fatto passi da gigante e si sono evoluti anno dopo anno. Si possono ancora trovare in tutti i tipi di articoli innovativi, ma hanno trovato molte utili applicazioni serie come termometri, contenitori per bevande, scarpe, abbigliamento, accessori per bambini, ad esempio cucchiai per l'allattamento e etichette di avvertimento, solo per citarne alcuni.

Molte aziende utilizzano queste grafiche accattivanti per vendere i loro prodotti e creare un'eccitante consapevolezza del marchio.

È magia?

Gli inchiostri termocromici usano la loro magia in molti modi. Ci sono due importanti categorie di questi inchiostri - i cristalli liquidi termocromatici o TLC e i coloranti leuco.

È un liquido o un solido?

I cristalli liquidi sono infatti ciò che il loro nome indica; un materiale che ha diverse proprietà di un liquido ma poi incrociate con elementi strutturali caratteristici dei cristalli. Se guardi al microscopio un cristallo liquido, vedrai un fluido che mostra delle texture.

I cristalli liquidi sono vibranti e dinamici. La loro proprietà cambia a seconda delle condizioni del loro ambiente; i TLC mostrano colori variabili in risposta al cambiamento di temperatura. A temperature più basse, i cristalli liquidi sono principalmente in una forma solida e cristallina. In questa condizione di bassa temperatura, le TLC non riflettono affatto molta luce, quindi appaiono nere.

Applica un po' di calore, aumentalo un po' alla volta, e vedrai le TLC iniziare a passare dal nero a quasi tutti i colori spettrali. Questo perché, con l'aumentare della temperatura, lo spazio tra le molecole dei cristalli cambia, quindi riflettono la luce in modo diverso.

Il processo per integrare le TLC su un prodotto per fargli cambiare colore richiede un po' di lavoro. Questo perché i cristalli liquidi devono prima essere microincapsulati in milioni di minuscole capsule di pochi micron. Questo processo o incapsulamento offre una certa protezione per le TLC e soprattutto mantiene le loro proprietà termocromatiche.

Queste capsule vengono poi mescolate con altre sostanze e utilizzate in prodotti, come i termometri per le stanze dei bambini. Posiziona il termometro nella camera di un bambino e vedrai un rapido cambiamento di colore che è un'indicazione di una temperatura accurata.

Questa misura precisa della precisione della temperatura è un forte argomento per l'uso delle TLC. La loro consistenza di colore può indicare livelli di freddo o di caldo entro +/- 0,5 gradi o meno. Vale la pena notare però che le prestazioni delle TLC possono soffrire con l'esposizione ripetuta a influenze esterne come la luce UV, l'umidità o le sostanze chimiche. Nella loro fabbricazione, spesso richiedono attrezzature dedicate per la fabbricazione in vari prodotti, il che può aggiungere una spesa significativa ai costi di produzione di un produttore. Detto questo, questi costi stanno scendendo tutto il tempo, con molte organizzazioni che hanno la capacità di effettuare questa produzione.

Icoloranti e gli inchiostri Leuco, però, sono una storia diversa.

I cristalli liquidi termocromici possono essere piuttosto difficili da incorporare in prodotti come vestiti, etichette o altri beni. Ma è qui che entrano in gioco gli inchiostri Leuco, in quanto presentano una composizione chimica più robusta che permette ai creatori di prodotti di impiegare questi inchiostri per tutti i tipi di applicazioni.

Una nota applicazione dei coloranti Leuco è stata utilizzata sulle lattine di birra Coors. Esse presentano una grafica di una montagna e a temperatura ambiente, le montagne appaiono bianche. Ma quando si raffredda alla temperatura perfetta per bere (circa 7 Celsius), e le montagne cambiano colore in un blu brillante. Quando la birra diventa più calda, la montagna torna di nuovo al suo colore originale bianco. Questo cambiamento può avvenire molte, molte volte.

Come le TLC, anche i coloranti leuco sono microincapsulati in minuscole goccioline. Queste sono grandi solo da 3 a 5 micron circa, e questo impedisce loro di reagire o di essere danneggiati da altre sostanze chimiche.

I coloranti Leuco sono colorati quando sono a una temperatura fredda, ma quando il calore aumenta, diventano quasi chiari o traslucidi. Questo permette loro di rivelare qualsiasi motivo, parola o colore che può essere stampato sullo strato sottostante dell'inchiostro. Nella maggior parte dei casi, i coloranti Leuco possono anche essere mescolati con un altro colore. Questo significa che quando le temperature cambiano, si verifica un effetto di colore bicolore. Per esempio, se si mescolano blu e giallo insieme, si ha un inchiostro che appare verde a basse temperature ma giallo quando la temperatura sale.

Mi piacerebbe dire che è magia, ma c'è una scienza di base dietro il modo in cui gli inchiostri funzionano. Le piccole capsule contengono un colorante, più un acido organico e anche un solvente. Se tenuto a temperature più basse, il solvente rimane in uno stato denso, poiché il colorante e l'acido sono tenuti vicini l'uno all'altro. Come risultato, creano il colore riflettendo la luce. Ma quando il solvente si scalda, il colorante e l'acido iniziano a separarsi e quindi non c'è colore visibile, e questo a sua volta espone gli inchiostri sottostanti.

Prendiamo ad esempio il cook-it-stick. A temperatura ambiente, il bastoncino mostra una punta nera; quando viene riscaldato, l'area nera svanisce, rivelando la punta rossa che indica la corretta temperatura di cottura.

Per quanto riguarda la precisione della temperatura, i coloranti leuco possono essere meno precisi delle TLC. Questo significa che non si può dipendere da loro per applicazioni in cui si ha davvero bisogno di una lettura molto precisa della temperatura, come un termometro. Tuttavia, i coloranti leuco possono essere incorporati in tutti i tipi di prodotti affascinanti e divertenti. Si potrebbe quasi dire che il cielo è il limite!