پارچه‌های فتوکرومیک، منسوجات هوشمند و شگفت انگیزی هستند که هنگام قرار گرفتن در معرض تابش نور تغییر رنگ میدهند. توانایی آنها در تغییر ظاهر با تغییرات در شرایط نوری نشان‌دهنده جهشی در نحوه استفاده از پارچه‌ها است. این مقاله مواد فتوکرومیک، کاربردهای آنها و مزایا و محدودیت‌های رنگ پارچه فتوکرومیک را مورد بحث قرار می‌دهد. همچنین، به تکامل پارچه‌های فتوکرومیک درآینده و تغییر رنگزا ها را برای منسوجات اشاره دارد.
پارچه فتوکرومیک چیست؟
پارچه های فتوکرومیک به دلیل قابلیت تغییر رنگ برگشت پذیر، بین دو حالت مجزا که هر کدام طیف های جذب متفاوتی دارند، متمایز هستند. این تغییر رنگ در درجه اول ناشی از فرآیندهای مولکولی مختلف مانند تغییر ساختاری، واکنش اکسایشی و کاهشی و انواع ایزومریزاسیون از جمله فتو ایزومریزاسیون سیس ترانس، انتقال پروتون درون مولکولی و بسته شدن یا باز شدن حلقه است. این تغییرات توسط تابش نور ایجاد می شود و این پارچه ها به تغییرات محیطی پاسخ می دهد.
علم مواد فتوکرومیک بر اساس مکانیسم بازگشت آنها به حالت اولیه به دو نوع اصلی طبقه بندی می شود. مواد فتوکرومیک نوع P فقط از طریق ابزارهای نوری به حالت اولیه باز برمی گردند، در حالی که مواد نوع T می توانند هم از نظر نوری و هم از نظر حرارتی به حالت اولیه خود برگردند. از جمله وسیع ترین مولکول‌های مورد مطالعه در این دسته، مولکول‌های فتوکرومیک آلی هستند که در حین نوردهی دچار تغییرات متعددی می‌شوند که منجر به تغییر رنگ میشود که قابل مشاهده است. همچنین، بمنظور افزایش عملکرد و دوام این منسوجات هوشمند، ساختارهای هیبریدی مولکول‌های فتوکرومیک آلی را با یون‌های فلزی ترکیب می‌کنند. از طریق تکنیک‌های مختلفی مانند چاپ، پوشش یا رنگرزی، رنگدانه‌های فتوکرومیک با پارچه‌ها بکار میروند. این روش‌ها تضمین می‌کنند که رنگ پارچه‌ها به طور موثر تغییر می‌کنند و سایر خواص ضروری مانند محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش را حفظ می‌کنند، رنگ‌های فتوکرومیک روی پارچه‌های پنبه‌ای دارای خواص محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش را حتی پس از چندین شستشو حفظ می‌کنند. پارچه‌های فتوکرومیک، همراه با فرآیندهای تولید نوآورانه آنها، انقلابی در کاربردهای نساجی ایجاد می‌کنند.
کاربرد پارچه های فتوکرومیک
پارچه های فتوکرومیک با توانایی منحصر به فرد خود در تغییر رنگ در واکنش به نور، صنعت را متحول می کنند. این مواد جدید فقط محدود به مد و طراحی نیستند، بلکه کاربردهای آن در بخش‌های مختلف در حال گسترش هستند.
مد و طراحی داخلی
در حوزه مد و طراحی داخلی، پارچه‌های فتوکرومیک زیبایی را ارائه میدهند که بسیار ارزشمند هستند. پوشاک و وسایل دکوری که رنگ های خود را بر اساس شرایط محیطی و یا براساس انتخاب کاربر تطبیق می دهند، به طور فزاینده ای محبوب می شوند. جذابیت های بصری و شخصی سازی کردن این نوع محصول، منجر به برآوردن تمام سلایق مصرف کنندگان شدند.
برنامه های کاربردی بهداشت و ایمنی
به طور قابل توجهی، پارچه‌های فتوکرومیک از طریق واکنش به اشعه ماوراء بنفش، به سلامت و ایمنی کمک می‌کنند. این پارچه ها به عنوان ابزاری برای محافظت در برابر نور خورشید عمل می کنند، زمانیکه در معرض نور ماورا بنفش مضر قرار میگرند تغییر رنگ میدهند. این پارچه های فوتوکرومیک نه تنها به افزایش ایمنی در برابر نور خورشید کمک می کند، بلکه اگاهی در مورد سلامت پوست را افزایش می دهد. بنابراین پارچه فتوکرومی در لباس ها و لوازم جانبی در فضای باز بکار میرود.
کاربردهای گسترده در صنعت
فراتر از مد و سلامت، مواد فتوکرومیک در بخش‌های مختلف صنعتی کاربرد دارند. آنها در عینک های آفتابی که به طور خودکار با تغییر شرایط نوری تنظیم می شوند و در پنجره های هوشمندی که نور داخلی را تنظیم می کنند و راندمان انرژی را افزایش می دهند استفاده می شود. صنایع خودروسازی و معماری از مواد فتوکرومیک برای کنترل نور و حفظ حریم خصوصی استفاده می‌کنند.
مزایا و محدودیت ها
مزایای پارچه های فتوکرومیک
- پاسخ سریع به نور: لنزهای فتوکرومیک مدرن می توانند در کمتر از 15 ثانیه از حالت روشن به تاریک تبدیل شوند و با تغییر شرایط نوری سازگاری بالایی را ارائه می دهند.
- محفاظت دائمی UV : این پارچه‌ها نه تنها با اشعه ماوراء بنفش سازگار می‌شوند، بلکه محافظت دائمی در برابر اشعه مضر UV نیز ارائه می‌کنند و به طور قابل توجهی خطر مشکلات چشمی مرتبط با نور خورشید مانند آب مروارید را کاهش میدهند.
- تطبیق پذیری و راحتی استفاده: پارچه های فتوکرومیک به راحتی بر اساس شرایط محیطی رنگشان تغییر می کند بنابراین برای به کارگیری در عینک و منسوجاتی که به طور پویا به نور خورشید پاسخ می دهند مفید است.
محدودیت در پارچه های فتوکرومیک
- تاریکی ناکافی در داخل وسایل نقلیه:
لنزهای فتوکرومیک به دلیل شیشه های ضد اشعه ماوراء بنفش در پشت شیشه جلوی خودرو به طور موثر تیره نمی شوند که می تواند برای کاربرانی که به عملکرد ثابت در محیط های مختلف نیاز دارند یک نقطه ضعف باشد.
- بازگشت اولیه کند
سرعت بازگشت مواد فتوکرومیک به حالت اولیه خود معمولاً کمتر از سرعت تیره شدن آنها است. این می تواند برای کاربرانی که اغلب بین تنظیمات داخلی و خارجی تغییر می شوند ناخوشایند باشد.
- هزینه های بالا و چالش های تولید
تولید مواد فتوکرومیک آلی مستلزم هزینه های بالا و فرآیندهای پیچیده است علاوه بر این، در دسترسی به مواد خام محدود است و استانداردهای نظارتی سختگیرانه است، بنابراین گسترش آنها را با مشکلاتی روبرو می کند.
مزایا و محدودیت‌های پارچه‌های فتوکرومیک تأثیر بسزا و چالش‌هایی را در صنعت نساجی ایجاد می کند.
آینده پارچه فوتوکرومیک
در آینده برای تولید منسوجات هوشمند بطور گسترده تری مورد استفاده قرار خواهند گرفت. این مواد نسبت به تغییرات محیطی واکنش می دهند و راه را برای کاربردهای نوآورانه در مد و حوزه ی سلامت هموار می کنند. فرآیندهای رنگرزی با حلال و به دنبال آن تثبیت حرارتی، در بکارگیری رنگ های فتوکرومیک روی پنبه و پلی استر موفق بوده اند. پارچه‌های رنگ‌شده فتوکرومی برگشت پذیر هستند که به آنها اجازه می‌دهد پس از قرار گرفتن در معرض نور ماوراء بنفش تغییر رنگ دهند و با حذف منبع نور محو شوند.
بدلیل جذابیت، زیبایی و محصولات نوآورانه و جدید، تقاضا برای محصولات فتوکرومیک افزایش یافته و یک مسیر رشد قوی در بازار برای این مواد وجود دارد. پیش‌بینی میشود مواد فتوکرومیک در بازار جهانی گسترش یابد و ارزش بازار این مواد از 106.7 میلیون دلار در سال 2019 به 187.1 میلیون دلار تا سال 2026 افزایش خواهد بود. با پیشرفت علم مواد فتوکرومیک و افزایش آگاهی از مزایای آن، در محصولاتی مانند عینک و منسوجات هوشمند این مواد در حال پیشرفت و بکارگیری هستند.
سرمایه گذاری های قابل توجه در تحقیق و توسعه این مواد بسیار مهم است زیرا شرکت ها در تلاش برای افزایش دوام و خواص تغییر رنگ مواد فتوکرومیک هستند. این پیشرفت‌ها قرار است بازار مواد فتوکرومیک را به جلو سوق دهد و این پارچه‌های جدید را برای کاربردهای مختلف در دسترس‌تر و کاربردی تر باشند.
