Comment fonctionnent les encres thermochromiques...

Dans la vie, rien ne reste pareil. Sauf si c'est la couleur de la peinture de votre voiture ! Vous n'aimez pas ce bleu, mais vous ne voudriez pas consacrer le temps et l'argent nécessaires à sa peinture. Mais, parfois, les choses que nous aimons, nos biens et la peinture peuvent vraiment changer de couleur, grâce à la technologie des encres thermochromiques. Les encres thermochromiques utilisent le procédé du thermochromisme, c'est-à-dire des matériaux qui changent de nuance ou de teinte en fonction de la température. Alors pourquoi ne pas peindre votre voiture et la regarder se transformer. Avec la bonne peinture par une chaude journée, elle pourrait passer du bleu que vous détestez à un jaune joyeux et dynamique.

Les encres thermochromiques existent depuis un certain temps et ont fait leur apparition dans les années 70, sous la forme de l'anneau d'humeur, qui utilisait la chaleur du corps comme indication d'un état émotionnel.

Plus récemment, un "cuisinier-bâton" utilisant un revêtement thermochromique sur le bout indiquait lorsque la viande sur le barbecue était cuite à la perfection et sûre à manger, en passant du noir au rouge. Certaines canettes de bière avaient un graphique qui apparaissait lorsque le contenu était suffisamment frais pour donner le meilleur goût froid et rafraîchissant.

Depuis les premiers jours des bagues d'humeur, les encres thermochromiques ont fait des bonds et ont évolué d'année en année. On les trouve encore dans toutes sortes d'articles de fantaisie, mais elles ont trouvé de nombreuses applications sérieuses et utiles comme les thermomètres, les récipients à boissons, les chaussures, les vêtements, les accessoires pour bébés, par exemple les cuillères à nourrir les bébés et l'étiquette d'avertissement "Comment", pour n'en citer que quelques-unes.

De nombreuses entreprises utilisent ces graphiques accrocheurs pour vendre leurs produits et créer une notoriété de marque passionnante.

Est-ce de la magie ?

Les encres thermochromiques utilisent leur magie de nombreuses façons. Il existe deux grandes catégories d'encres : les cristaux liquides thermochromatiques et les colorants leuco.

Est-ce un liquide ou un solide ?

Les cristaux liquides sont en fait ce que leur nom indique ; un matériau qui a plusieurs propriétés d'un liquide mais qui est ensuite croisé avec des éléments structurels caractéristiques des cristaux. Si vous regardez un cristal liquide au microscope, vous verrez un fluide qui affiche des textures.

Les cristaux liquides sont vibrants et dynamiques. Leurs propriétés changent en fonction des conditions de leur environnement ; les CCM présentent des couleurs variables en réponse au changement de température. À des températures plus basses, les cristaux liquides sont principalement sous forme solide et cristalline. Dans ces conditions de température plus basses, les TLC ne réfléchissent pas beaucoup de lumière et apparaissent donc noirs.

Appliquez un peu de chaleur, augmentez-la un peu à la fois, et vous verrez les TLC passer du noir à presque toutes les couleurs spectrales. En effet, à mesure que la température augmente, l'espace entre les molécules des cristaux change, de sorte qu'elles réfléchissent la lumière différemment.

Le processus d'intégration des CCM sur un produit pour lui faire changer de couleur demande un peu de travail. En effet, les cristaux liquides doivent d'abord être microencapsulés dans des millions de petites capsules de quelques microns seulement. Ce procédé ou encapsulation offre une certaine protection aux CCM et, surtout, il permet de conserver leurs propriétés thermochromiques.

Ces capsules sont ensuite mélangées à d'autres substances et utilisées dans des produits, comme les thermomètres de chambre de bébé. Placez le thermomètre dans la chambre d'un bébé et vous verrez un changement rapide de couleur qui indique une température précise.

Cette mesure précise de la précision de la température est un argument de poids pour l'utilisation des CCM. Leur consistance de couleur peut indiquer des niveaux de froid ou de chaleur à +/- 0,5 degrés ou moins. Il convient toutefois de noter que les performances des TLC peuvent être affectées par une exposition répétée à des influences extérieures telles que les rayons UV, l'humidité ou les produits chimiques. Leur fabrication nécessite souvent un équipement spécifique pour la fabrication de divers produits, ce qui peut augmenter considérablement les coûts de production d'un fabricant. Cela dit, ces coûts ne cessent de baisser, de nombreuses organisations ayant la capacité de réaliser cette production.

Lescolorants et les encres leuco sont cependant une autre histoire.

Les cristaux liquides thermochromiques peuvent être assez difficiles à incorporer dans des produits comme les vêtements, les étiquettes ou d'autres marchandises. Mais c'est là que les encres à colorants leuco prennent tout leur sens, car elles présentent une composition chimique plus robuste qui permet aux créateurs de produits d'utiliser ces encres pour tous les types d'applications.

Une application bien connue des colorants leuco a été utilisée sur les boîtes de bière Coors. Elles présentent un graphique de montagne et à température ambiante, les montagnes apparaissent blanches. Mais lorsqu'elles sont refroidies à la température idéale de consommation (environ 7 degrés Celsius), les montagnes changent de couleur et deviennent d'un bleu vif. Lorsque la bière devient plus chaude, la montagne retrouve sa couleur blanche d'origine. Ce changement peut se produire de nombreuses fois.

Comme les CCM, les colorants leuco sont également microencapsulés en minuscules gouttelettes. Celles-ci ne font que 3 à 5 microns, ce qui les empêche de réagir ou d'être endommagées par d'autres produits chimiques.

Les colorants leuco sont colorés lorsqu'ils sont à une température fraîche, mais lorsque la chaleur augmente, ils deviennent presque clairs ou translucides. Cela leur permet alors de révéler les motifs, les mots ou les couleurs qui peuvent être imprimés sur la couche sous-jacente de l'encre. Dans la plupart des cas, les colorants Leuco peuvent également être mélangés à une autre couleur. Cela signifie qu'au fur et à mesure que les températures changent, un effet de couleur bicolore se produit. Par exemple, si vous mélangez du bleu et du jaune ensemble, vous obtenez une encre qui apparaît verte à basse température mais jaune lorsque la température augmente.

J'aimerais dire que c'est magique mais il y a une science fondamentale derrière le fonctionnement des encres. Les minuscules capsules contiennent un colorant, plus un acide organique et aussi un solvant. Lorsqu'il est conservé à basse température, le solvant reste à l'état dense car le colorant et l'acide sont maintenus à proximité l'un de l'autre. De ce fait, ils créent de la couleur en réfléchissant la lumière. Mais à mesure que le solvant se réchauffe, le colorant et l'acide commencent à se séparer, de sorte qu'il n'y a pas de couleur visible, ce qui expose à son tour les encres sous-jacentes.

Prenez l'exemple du bâtonnet "cook-it-stick". À température ambiante, le bâton présente une pointe noire ; lorsqu'il est chauffé, la zone noire s'estompe, révélant la pointe rouge qui indique la bonne température de cuisson.

En ce qui concerne la précision de la température, les colorants leuco peuvent être moins précis que les CCM. Cela signifie que vous ne pouvez pas compter sur eux pour des applications où vous avez vraiment besoin d'une lecture très précise de la température, comme un thermomètre. Néanmoins, les colorants leuco peuvent être incorporés dans toutes sortes de produits fascinants et amusants. On pourrait presque dire "le ciel est la limite" !