العامل الأكثر أهمية في حماية سطح السيارة هو المتانة الممتازة لطلاءات السيارات. طلاء واقي كما يجب أن تكون المواد شفافة وعديمة اللون للحفاظ على اللون الطبيعي للمنتج.
ومع ذلك، ليس من السهل توفير وظيفة الشفاء الذاتي مع تلبية جميع هذه الشروط. المواد المتاحة تجاريا لديها بعض القيود. تتميز المواد ذات كفاءة الإصلاح الذاتي العالية بمتانة منخفضة، في حين أن المواد ذات الصلابة العالية والمتانة الممتازة لها أداء ضعيف بشكل ملحوظ في الإصلاح الذاتي.
وفي دراسة جديدة، قام الدكتور جين تشول كيم، والدكتور يونج إيل بارك، والدكتور جي إيون جيونج من المعهد الكوري لأبحاث التكنولوجيا الكيميائية (KRICT) طورت مادة طلاء شفافة تلبي جميع الشروط المذكورة أعلاه ولها أداء مماثل لأداء مواد الطلاء الواقية التجارية. والحقيقة المثيرة للاهتمام هي أن المادة يمكن أن تشفى ذاتيًا خلال 30 دقيقة عند تعرضها لأشعة الشمس (خاصة ضوء الشمس القريب من الأشعة تحت الحمراء، في نطاق الطول الموجي من 1,000 إلى 1,100 نانومتر).
ولإظهار أداء الشفاء الذاتي، قام العلماء بتغليف نموذج سيارة على نطاق مختبري باستخدام آلة طلاء بالرش. عندما تعرضت السيارة النموذجية لأشعة الشمس في منتصف النهار لمدة 30 دقيقة تقريبًا، اختفى الخدش تمامًا، وتم استعادة سطح مادة الطلاء.
كيف تعمل ظاهرة الشفاء الذاتي هذه؟
ترتفع درجة حرارة السطح عندما تمتص المادة ضوء الشمس حيث تتحول الطاقة الضوئية إلى طاقة حرارية. ونتيجة لذلك، فإن زيادة درجة حرارة السطح تجعل من الممكن شفاء الخدش السطحي ذاتيًا عن طريق تكرار تفكك الروابط الكيميائية وإعادة تركيبها في بنية البوليمر.
ولإنشاء هذه المادة، أضاف العلماء رابطة كيميائية ديناميكية (بنية اليوريا المعوقة) يمكنها تكرار تحلل وإعادة تركيب بنية البوليمر. تم بعد ذلك خلط هذه الرابطة الكيميائية مع صبغة حرارية ضوئية شفافة بحيث يمكن أن يحدث الترابط الكيميائي الديناميكي بشكل فعال عند التعرض لأشعة الشمس.
استخدم العلماء بشكل خاص الأصباغ الحرارية الضوئية العضوية الشفافة. يمكن لهذه الأصباغ أن تمتص ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة. كما أنها لا تؤثر على لون المنتج لأنها ذات لون أصيل عديم اللون.
الدكتور جين تشول كيم من KRICT، مدير الأبحاث، محمد, "إن التكنولوجيا المتقدمة عبارة عن تقنية منصة تقوم بتجميع مواد الطلاء ذاتية الشفاء باستخدام مواد بوليمر تجارية رخيصة الثمن وأصباغ حرارية ضوئية. ومن المتوقع أن يتم استخدامه على نطاق واسع ليس فقط في الطلاءات الشفافة للسيارات ولكن أيضًا في التطبيقات المختلفة.
"من المتوقع أن يتم استخدام مادة الشفاء الذاتي المطورة كعلاج مواد الطلاء لتطبيقات النقل والأجهزة الإلكترونية مثل الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر، ومواد البناء في المستقبل. بالإضافة إلى ذلك، من المتوقع أن يساهم في تحقيق الحياد الكربوني من خلال تقليل استخدام المذيبات العضوية الضارة، والتي تتولد بكميات كبيرة عند إعادة طلاء المركبات.
المرجع مجلة:
- دا هاي سون وآخرون. شفاء ذاتي سريع وموضعي ومنخفض الطاقة للطبقات الشفافة للسيارات باستخدام التأثير الحراري الضوئي الناجم عن إشعاع NIR. تطبيق ACS. بوليم. ماطر. 2022، 4، 5، 3802-3810. 1 أبريل 2022. معرف الهوية الرقمي: 10.1021/acsapm.1c01768
