Termocrómico


Vê e faz

Prime a tua mão contra a parte debaixo de um painel e observa o topo.

O que acontece

O painel muda de cor onde a tua mão o aqueceu.

Os materiais termocromáticos mudam de cor com a temperatura (Termo significa calor, Cromo significa cor). À medida que o material vai aquecendo, a mudança de cor é “para baixo no espectro”, do vermelho para o azul e de comprimentos de ondas longos para comprimentos de ondas curtos.

Os três painéis deste objecto de exposição têm intervalos de cerca de cinco graus: 20 - 25°C, 25 - 30°C e 30 - 35°C. Estes escalões foram escolhidos para corresponder à variabilidade das temperaturas das mãos das pessoas. Como a temperatura do sangue é de aproximadamente 37º C, é pouco provável que a tua mão seja demasiado quente para os painéis.

A maneira como as camadas termocromáticas funcionam, depende da forma e da disposição das respectivas moléculas. As moléculas principais (o material é uma mistura), são grupos alongados de átomos de carbono e de hidrogénio, com a forma de um minúsculo taco de basebol. As moléculas podem andar à volta como num líquido mas, entre certas temperaturas, podem-se dispor mais ou menos em camadas regulares, como num cristal. Por esta razão são chamados cristais líquidos. O material cristal líquido está contido em minúsculas cápsulas transparentes no painel superior, estando as cápsulas envolvidas em folhas de plástico transparente para evitar a fricção.

Quando a luz branca (luz solar), incide sobre os cristais líquidos, reflecte-se luz colorida. A cor reflectida depende da temperatura a que se encontram os cristais. O modo como isto funciona depende de dois factores importantes:

i. a luz branca é uma mistura de ondas de luz de todas as cores do arco-íris, cada qual tendo o seu respectivo comprimento de onda;

ii. a disposição das camadas de moléculas oblongas “tacos de basebol”, altera-se com as mudanças de temperatura.

As moléculas formam folhas, estando os “tacos de basebol” mais ou menos paralelos uns aos outros na folha. No entanto, a direcção dos tacos varia ligeiramente duma folha de moléculas para a seguinte, portanto, se conseguires imaginar-te a observar as folhas de moléculas, elas estão dispostas como uma escadaria em espiral, desde a superfície interior da cápsula, em direcção ao cristal líquido. À medida que a temperatura aumenta, as escadarias de moléculas oblongas alteram a sua curvatura; a espiral torna-se mais apertada quando o cristal líquido fica mais quente.

Cada cor da luz corresponde a um determinado comprimento de onda, que varia entre 2.000 ondas por milímetro do cristal líquido para a luz vermelha, até quase 4.000 ondas por milímetro para a cor violeta, no outro extremo do espectro.

Quando a luz branca, uma mistura de comprimentos de onda, atravessa as camadas de moléculas, apenas um destes comprimentos de onda vai coincidir com o passo da escadaria em espiral. Onde ocorre essa coincidência, as ondas que se reflectem por qualquer um dos “degraus” da escadaria irão sobrepor-se perfeitamente com as ondas reflectidas por todos os outros “degraus” acima ou abaixo. Estas ondas sobrepostas irão reforçar-se umas às outras para formar uma onda reflectida muito forte para este específico comprimento de onda.

Isto significa que apenas um componente de cor da luz branca é reflectido da cápsula: vermelho, quando a curvatura da espiral coincide com o comprimento de onda da luz vermelha, e depois cada uma das outras cores do espectro (laranja, amarelo, verde, azul e violeta) à medida que o cristal líquido vai aquecendo e a espiral se torna cada vez mais apertada.

Sabias que…

A composição dos materiais termocromáticos pode ser alterada para produzir variações de cor em várias partes da escala de temperatura e sobre vários escalões. A extensão total de temperaturas cobertas actualmente pelas tintas termocromáticas vai de -30ºC a 150ºC. O escalão para uma qualquer tinta em particular pode variar de 1 grau C até 25 graus C.

As tintas termocromáticas têm muitas aplicações: em engenharia são utilizadas quando se procuram “pontos quentes” em circuitos electrónicos; em medicina, quando se procuram “pontos quentes” causados por fracturas ou tumores.