Der wichtigste Faktor beim Schutz einer Autooberfläche ist die hervorragende Haltbarkeit von Autolacken. Schutzanstrich Materialien sollten außerdem transparent und farblos sein, um die natürliche Farbe des Produkts zu bewahren.
Es ist jedoch nicht einfach, eine Selbstheilungsfunktion bereitzustellen und gleichzeitig alle diese Bedingungen zu erfüllen. Bestehende im Handel erhältliche Materialien weisen einige Einschränkungen auf. Materialien mit hoher Selbstheilungseffizienz weisen eine geringe Haltbarkeit auf, während Materialien mit hoher Härte und ausgezeichneter Haltbarkeit eine bemerkenswert schlechte Selbstheilungsleistung aufweisen.
In einer neuen Studie haben Dr. Jin Chul Kim, Dr. Young il Park und Dr. Ji-Eun Jeong vom Koreanisches Forschungsinstitut für chemische Technologie (KRICT) haben ein transparentes Beschichtungsmaterial entwickelt, das alle oben genannten Bedingungen erfüllt und eine ähnliche Leistung wie kommerzielle Schutzbeschichtungsmaterialien aufweist. Eine interessante Tatsache ist, dass sich das Material innerhalb von 30 Minuten selbst heilen kann, wenn es Sonnenlicht ausgesetzt wird (insbesondere Sonnenlicht im nahen Infrarotbereich im Wellenlängenbereich von 1,000 bis 1,100 nm).
Um die Selbstheilungsleistung zu demonstrieren, beschichteten Wissenschaftler ein Modellauto im Labormaßstab mit einer Sprühbeschichtungsmaschine. Als das Modellauto etwa 30 Minuten lang der Mittagssonne ausgesetzt wurde, verschwand der Kratzer vollständig und die Oberfläche des Beschichtungsmaterials wurde wiederhergestellt.
Wie funktioniert dieses Selbstheilungsphänomen?
Die Oberflächentemperatur steigt, wenn das Material Sonnenlicht absorbiert, da Lichtenergie in Wärmeenergie umgewandelt wird. Dadurch ermöglicht die erhöhte Oberflächentemperatur die Selbstheilung eines Oberflächenkratzers durch wiederholte Dissoziation und Rekombination chemischer Bindungen in der Polymerstruktur.
Um dieses Material herzustellen, fügten Wissenschaftler eine dynamische chemische Bindung (gehinderte Harnstoffstruktur) hinzu, die die Zersetzung und Rekombination der Polymerstruktur wiederholen kann. Diese chemische Bindung wurde dann mit einem transparenten photothermischen Farbstoff vermischt, so dass bei Sonneneinstrahlung aktiv eine dynamische chemische Bindung stattfinden konnte.
Wissenschaftler verwendeten insbesondere transparente organische photothermische Farbstoffe. Diese Farbstoffe können Licht im nahen Infrarot absorbieren. Außerdem beeinflussen sie die Produktfarbe nicht, da sie eine farblose Eigenfarbe haben.
Dr. Jin Chul Kim von KRICT, der Forschungsdirektor, sagte, „Bei der entwickelten Technologie handelt es sich um eine Plattformtechnologie, die selbstheilende Beschichtungsmaterialien unter Verwendung kostengünstiger kommerzieller Polymermaterialien und photothermischer Farbstoffe synthetisiert. Es wird erwartet, dass es nicht nur in Automobil-Klarlacken, sondern auch in verschiedenen Anwendungen weit verbreitet sein wird.“
„Das entwickelte selbstheilende Material soll als eingesetzt werden Beschichtungsmaterial für Transportanwendungen, elektronische Geräte wie Smartphones und Computer sowie Baumaterialien in der Zukunft. Darüber hinaus soll es zur Verwirklichung der COXNUMX-Neutralität beitragen, indem es den Einsatz schädlicher organischer Lösungsmittel reduziert, die beim Neulackieren von Fahrzeugen in großen Mengen entstehen.“
Journal Referenz:
- Da Hae Son et al. Schnelle, lokalisierte und energiesparende Selbstheilung von Automobil-Klarlacken mithilfe eines durch NIR-Strahlung ausgelösten photothermischen Effekts. ACS-Appl. Polym. Mater. 2022, 4, 5, 3802–3810. 1. April 2022. DOI: 10.1021/acsapm.1c01768
