La science des mugs magiques: Comment fonctionne la peinture sensible à la chaleur?

La peinture avec laquelle on enduit les tasses qui changent de couleur est appelée peinture thermosensible. Une peinture sensible aux changements de température. La peinture thermosensible est utilisée dans une variété de produits, notamment les tasses, les biberons, les bouilloires, les moteurs de voiture et bien plus encore.

Sur les mugs, ce phénomène étonnant peut s'observer lorsque des couleurs apparaissent et disparaissent alors alors que la température des mugs augmente ou baisse. 

Cette faculté à pouvoir changer de couleur avec la chaleur s'appelle le  thermochromisme.

Qu'est-ce que le thermochromisme?

Le terme peut sembler être un phénomène tiré directement du dictionnaire d’un scientifique, mais en termes simples, le thermochromisme est la propriété qu'ont certains matériaux de changer de couleur en réponse à un changement de température. Le thermochromisme repose en réalité sur un phénomène chimique appelé chromisme, un processus qui provoque des changements de couleur (de nature généralement réversible, ce qui signifie qu'ils peuvent retrouver leur couleur d'origine) dans certains matériaux.

Un exemple impressionnant de thermochromisme peut être vu dans les anneaux d'humeur, qui changent de couleur en fonction de la température de la peau du porteur.

Comment le thermochromisme est-il associé aux tasses magiques?

Le thermochromisme est essentiellement le principe sur lequel fonctionnent les tasses et autres objets du même genre. Le terme "thermochromisme" semblant un peu technique, la peinture avec laquelle on enduit les tasses s'appelle "peinture thermosensible", une peinture sensible aux changements de température. La peinture thermosensible est utilisée dans une variété de produits, notamment les tasses, les biberons, les bouilloires, les moteurs de voiture et bien plus encore.

Comment fonctionne la peinture sensible à la chaleur?

Également appelée peinture thermochromique, la peinture thermosensible contient des pigments dont la couleur change en fonction de la température ambiante. Il existe deux types principaux de ces pigments: les leuco-colorants et les cristaux liquides thermochromiques.

Les cristaux liquides sont utilisés pour des tâches de haute précision, notamment lorsque la plus petite des variations de température doit être surveillée par la couleur changeante du matériau. Par conséquent, ils ne sont pas utilisés dans des objets d'usage courant, tels que des tasses à café ou des biberons, qui nécessitent simplement une approximation de la température comme "trop ​​froide" ou "trop ​​chaude". Dans ce but plus simple, les colorants leuco entrent en scène.

Leuco Colorants

Les colorants thermochromiques sont fabriqués à partir de mélanges de leuco-colorants et d'autres produits chimiques appropriés. Les changements de couleur que vous voyez sont essentiellement sont dûs aux leuco-colorants qui changent de forme en passant d'un état coloré et a un état décoloré voir transparent. Ces colorants se présentent généralement sous la forme de microcapsules dans lesquelles le mélange est scellé. Les vêtements Hypercolor sont un exemple fascinant de ces capsules (une mode populaire de vêtements qui changent de couleur en fonction des variations de température).

Le colorant est mélangé à des cristaux de sel de nature très acide (pH bas) ou très basique (pH élevé), et la peinture est sensible aux changements de pH de l'environnement. Par conséquent, lorsque la température change, une réaction chimique se produit et ces cristaux se mélangent au colorant. Vous pouvez peut-être deviner ce qui se passe à la suite de cette réaction chimique…

Les propriétés optiques du colorant changent, lui donnant un aspect opaque ou complètement transparent! En bref, c’est la fonte de ces cristaux (déjà mélangés au colorant) qui modifie le pH de l’environnement. Ainsi, lorsque la tasse est remplie de café chaud, le colorant reste noir et vous ne pouvez pas voir d’images sur le côté de la tasse. Cependant, au fur et à mesure que vous en buvez et réduisez sensiblement sa température, en retirant le liquide chaud de la partie supérieure de la tasse, le colorant devient transparent et le tour est joué! La photo est révélée!