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English to French: Étude sur les matériaux polymères électrochromes General field: Tech/Engineering Detailed field: Materials (Plastics, Ceramics, etc.)
Source text - English Artists, print designers and interior decorators have long had access to a broad palette of paint and ink colors for their work. Now, researchers have created a broad color palette of electrochromic polymers, materials that can be used for sunglasses, window tinting and other applications that rely on electrical current to produce color changes.
By developing electrochromic polymer materials in a range of primary and secondary colors and combining them in specific blends, the researchers have covered the color spectrum -- even creating four shades of brown, a particularly difficult color combination. The materials could be used to make sunglasses that change from tinted to clear in a matter of seconds, at the press of a button. Other uses could include window tinting, signage and even greeting cards that change color through the application of low-voltage electrical current.
Supported by BASF, the research is reported in the journal ACS Applied Materials & Interfaces. The research was done in the laboratory of John Reynolds, a professor in the School of Chemistry and Biochemisty and the School of Materials Science and Engineering at the Georgia Institute of Technology.
"We've demonstrated the ability to create virtually any color we want by mixing different electrochromic polymers, just like mixing paint," said Anna Österholm, a research scientist in Georgia Tech's School of Chemistry and Biochemistry and the paper's first author. "Using a simple coating method or even inkjet printing, we can create films that change color with the application of a voltage."
The many colors that have been developed by Reynolds' group over the years include magenta, cyan, yellow, orange, blue and green polymers that can be dissolved in common solvents. In addition, blends of these polymer solutions can be predictably mixed to target specific colors.
To demonstrate the capabilities, the researchers created brown lenses for sunglasses using a five-layer sandwich of materials, including a film of the electrochromic material, a charge storage layer and a UV-curable electrolyte, with a cathode and anode layer on either side.
The lenses can be switched between a colored and colorless state by applying a brief pulse of electrical current and do not need a continuous power supply. To maintain the colorless state, a brief refresh pulse needs to be applied approximately every 30 minutes; however, the colored state can be stable for up to several days. The materials can switch from about 10 percent transmittance to 70 percent transmittance -- and back -- in a few seconds.
The brown shades are created by combining cyan and yellow primary colors with orange and periwinkle-blue secondary colors.
Photochromic sunglasses, which darken in response to light using a silver halide reaction, are already on the market. But many of these lenses respond to ultraviolet wavelengths that are filtered out by automobile windshields, require several minutes to transition -- and can't be controlled by usersdrivers, security officers or others who move quickly between light and dark environments.
"In contrast, by using electrochromic polymers, we can create devices that by pushing a button, can be converted from dark to clear," said Österholm. "They are completely user-controlled, and it doesn't matter whether they are being used indoors or outdoors, in a vehicle or. The passive switching time can be problematic for pilots, an aircraft."
The electrochromic materials rely on a reduction-oxidation (redox) reaction triggered by the application of an electrical potential provided by a simple coin battery: a positive one volt causes the glasses to be clear, while a minus one volt switches to the color. "Essentially, we are just charging and discharging the device, which is what causes the color change," explained Eric Shen, a postdoctoral fellow in the Georgia Tech School of Chemistry and Biochemistry.
The electrochromic materials represent years of work by the Reynolds Laboratory to synthesize polymers whose repeat-unit structures provide the desired palette of colors. Because they can be dissolved in the same solvents, additional colors can be created by combining specific quantities of the primary and secondary colors.
"Anything that you would want to have change color at the push of a button would be an application for these," said Shen. "We have shown that we can switch them on and off thousands of times, and that we can shine strong light on them without causing degradation of the color."
The researchers have used simple spray and coating techniques to create films of the colorful materials. They now are using ink-jet printing to create patterns and mix the polymers to create colors.
"The ink-jetting is very versatile when you want to make patterns or very fine features with these materials," Shen said. "The fact that the polymers are so soluble makes it quite easy to process them using anything that would spread an ink.”
Translation - French Les artistes, graphistes et décorateurs d'intérieur ont longtemps eu accès à une large palette de couleurs de peinture et d'encre pour leur travail. Les chercheurs ont maintenant créé une vaste palette de couleurs de polymères électrochromes, matériaux qui peuvent être utilisés pour les lunettes de soleil, teindre des vitres et d'autres applications qui reposent sur un courant électrique pour produire des changements de couleur.
En développant des matériaux polymères électrochromes dans une gamme de couleurs primaires et secondaires et en les combinant selon des mélanges spécifiques, les chercheurs ont couvert le spectre de couleurs - en créant même quatre nuances de marron, une combinaison de couleurs particulièrement difficile. Les matériaux pourraient être utilisés pour fabriquer des lunettes de soleil qui s'éclaircissent en quelques secondes, en appuyant sur un bouton. La teinte de vitres, la signalisation routière et même des cartes de vœux qui changent de couleur en y appliquant un courant électrique à basse tension pourraient constituer d’autres applications.
Soutenue par BASF, l'étude est publiée dans la revue ACS Applied Materials & Interfaces. Cette dernière a été effectuée dans le laboratoire de John Reynolds, professeur à l'École de Chimie et de Biochimie et à l'École de Science et de Génie des Matériaux de l'Institut de Technologie de Géorgie.
« Nous avons démontré la possibilité de créer pratiquement n'importe quelle couleur voulue en mélangeant différents polymères électrochromes, comme lors d'un mélange de peintures », a déclaré Anna Österholm, chercheur scientifique à l'École Technique de Chimie et de Biochimie de Géorgie et premier auteur de l'article. « À l'aide d'un procédé simple de revêtement ou même d'impression par jet d'encre, nous pouvons créer des pellicules qui changent de couleur en y appliquant une tension ».
Les nombreuses couleurs qui ont été élaborées par le groupe de Reynolds au cours des années comprennent des polymères magenta, cyan, jaunes, orange, bleus et verts qui peuvent être dissous dans des solvants communs. En outre, des mélanges de ces solutions de polymères peuvent être effectués de façon programmée pour cibler des couleurs spécifiques.
Pour démontrer leurs potentiels, les chercheurs ont créé des lentilles marron pour lunettes de soleil à l'aide de cinq couches de matériaux en sandwich, comprenant une pellicule de matériau électrochrome, une couche de stockage de charge et un électrolyte durcissable aux UV, avec une couche cathodique et anodique de chaque côté.
Les lentilles peuvent passer d'un état coloré à un état incolore en y appliquant une brève impulsion de courant électrique et ne nécessitent pas d'alimentation continue. Pour maintenir l'état incolore, une brève impulsion de rafraîchissement doit être appliquée environ toutes les 30 minutes. Par contre, l'état coloré peut être stable pendant plusieurs jours. Les matériaux peuvent passer d'environ 10 à 70 pour cent de transmittance - et à l'inverse - en quelques secondes.
Les nuances de marron sont créées en combinant les couleurs primaires cyan et jaune avec des couleurs secondaires orange et bleu pervenche.
Des lunettes photochromiques, qui s'obscurcissent en réponse à la lumière à l'aide d'une réaction d'halogénures d'argent, existent déjà sur le marché. Mais un grand nombre de ces lentilles répond à des longueurs d'onde ultraviolettes qui sont filtrées par les pare-brise d'automobiles, nécessite plusieurs minutes pour la transition - et ne peut pas être contrôlé par les utilisateurs. La durée passive du changement peut être problématique pour les pilotes, les conducteurs, les agents de sécurité ou autres qui se déplacent rapidement dans des environnements clairs et sombres.
« En revanche, en utilisant des polymères électrochromes, nous pouvons créer des dispositifs qui en appuyant sur un bouton, peuvent passer du sombre au clair », a déclaré Österholm. « Ils sont complètement contrôlés par l'utilisateur, et le fait qu'ils soient utilisés à l'intérieur ou à l'extérieur, dans un véhicule ou un avion n'a aucune importance ».
Les matériaux électrochromes reposent sur une réaction d'oxydo-réduction (redox) déclenchée par l'application d'un potentiel électrique fourni par une simple pile bouton : un potentiel positif provoque que les verres soient clairs, tandis qu'un potentiel de moins un volt les rend colorés. « Sur le fond, nous sommes juste en train de charger et de décharger le dispositif, qui est ce qui provoque le changement de couleur », a expliqué Eric Shen, chercheur postdoctoral à l'École Technique de Chimie et de Biochimie de Géorgie.
Les matériaux électrochromes représentent des années de travail pour le Laboratoire Reynolds, afin de synthétiser des polymères dont les structures d'unités répétées offrent la palette souhaitée de couleurs. Parce qu'ils peuvent être dissous dans les mêmes solvants, des couleurs supplémentaires peuvent être créées en combinant des quantités spécifiques de couleurs primaires et secondaires.
« Tout ce que vous aimeriez changer de couleur en appuyant tout simplement sur un bouton pourrait être une application pour ces derniers », a déclaré Shen. « Nous avons montré que nous pouvons les activer et les désactiver des milliers de fois, et qu'ils peuvent être éclairés par une forte lumière sans en dégrader la couleur ».
Les chercheurs ont utilisé des techniques simples de pulvérisation et de revêtement pour créer des pellicules de matériaux colorés. Ils utilisent maintenant l'impression à jet d'encre pour créer des motifs et mélanger les polymères, afin de créer des couleurs.
« Le jet d'encre est très polyvalent, lorsque vous souhaitez réaliser des motifs ou des caractéristiques très fines avec ces matériaux », a déclaré Shen. « Le fait que les polymères soient tellement solubles les rend très faciles à traiter à l'aide de tout
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