Hydrochrome Tinten

Hydrochrome Tinten verändern ihre Farbe unter dem Einfluss von Wasser oder Feuchtigkeit. Dieser Farbveränderungsprozess kann reversibel oder irreversibel werden. Daher liegt der Schwerpunkt auf der irreversiblen Farbveränderung, die nach einer Verschiebung im Zustand bleibt. Die Feuchtigkeit wird in verschiedenen technischen Prozessen, in der Papier- oder Kunststoffindustrie und in Druckereien überwacht. Eine von der Norm abweichende Feuchte kann Probleme in technischen Prozessen verursachen und sogar zu Produktionsstörungen führen. Insbesondere bei elektronischen Bauteilen sollte die Feuchtigkeit der Umgebungsluft weder zu feucht (Oxidation) noch zu trocken (Diffusion) sein. Ziel dieses Forschungsprojekts ist die Entwicklung einer hydrochromen Tinte für den piezoelektrischen Tintenstrahldruck, die als Sicherheitsmerkmal dient. Die Funktionalität der entwickelten hydrochromen Tinte und der theoretische Hintergrund werden diskutiert. Weiterhin wird die Identifizierung eines geeigneten Lösungsmittels diskutiert und Kriterien für die Identifizierung aufgezeigt. Des Weiteren werden geeignete Oxidationsmittel identifiziert. Die resultierende Tinte wird gedruckt und auf ihre Lichtechtheit getestet. Darüber hinaus werden die charakteristischen Eigenschaften, wie z.B. das Farbveränderungsverhalten, analysiert.

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Photochrome Tinten

Schaltbare oder auch als intelligente Materialien bezeichnete Materialien sind bei verschiedenen Anwendungen üblich, z.B. bei zeit- und temperaturanzeigenden Etiketten, intelligenten Verpackungen und mehr. Schaltbare Materialien können binäre Informationen in Form einer einzigen Binärziffer vermitteln, die zwei mögliche Werte (0 oder 1) annehmen kann. Diese beiden Werte in einer Binärvariablen werden durch eine Farbschaltfunktion von intelligenten Materialien dargestellt, die von einem Farbzustand (0) in einen anderen Farbzustand (1) wechseln kann. Intelligente Materialien, z.B. photochrome Verbindungen, haben ein Lichtdetektionsverhalten. Daher kann dieses Verhalten genutzt werden, um preiswerte druckbare Lichtsensoren zu realisieren, z.B. einen lichtabhängigen Widerstand (LDR), ohne die Verwendung von Energiezufuhr. In Form eines Arrays, mit mehreren gedruckten empfindlichen Punkten innerhalb eines Matrixcodes, können verschiedene Abweichungen angezeigt und von einem gemeinsamen intelligenten Gerät ausgelesen werden. Viele photochrome Verbindungen basieren auf Spiropyran oder Spirooxazin. Das Ziel dieser Studie ist die Verwendung alternativer Materialien wie Preußisch Blau (Eisenferrocyanid), um eine irreversible schaltbare photochrome Verbindung für den piezoelektrischen Tintenstrahl zu entwickeln. Der Entwicklungsprozess, das charakteristische Verhalten, die Bedruckbarkeit und die Funktionalität wurden analysiert und ein Prototyp des Materials im Labormaßstab getestet.

Viele photochrome Verbindungen basieren auf der reversiblen Verbindung Spiropyran oder Spirooxazin. Spiropyran wurde erstmals 1952 untersucht (Fischer & Hirshberg). Heute gibt es viele Forschungen über molekulare Schalter und optische 3-D-Speicher, die auf einer dieser beiden photochromen Verbindungen basieren, weil Daten mit einem Laser in drei Dimensionen beschreibbar, löschbar und wiederbeschreibbar sind (Patel, et.al, 2017). Dennoch ist die Idee nicht mehr jung, bereits Hirshberg formulierte die Verwendbarkeit als eine Art photochemischer Hochgeschwindigkeitsspeicher (Hirshberg, 1956). Reversible Materialien können durch Wärme oder Licht mit einer bestimmten Wellenlänge in ihren Ausgangszustand zurückgeschaltet werden. Irreversible Materialien bleiben nach der Aktivierung in ihrem tatsächlichen Zustand und können nicht zurückgeschaltet werden, so dass sie gegen Fälschungen eingesetzt werden können. Zusätzlich ist eine Art einzigartiger Fingerabdruck durch die mehrkomponentige Zusammensetzung verschiedener intelligenter Materialien innerhalb eines Codes gegeben

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