Az autó felületének védelmében a legfontosabb tényező az autóipari bevonatok kiváló tartóssága. Védőbevonat az anyagoknak átlátszónak és színtelenek is kell lenniük a termék természetes színének megőrzése érdekében.
Mindazonáltal nem könnyű öngyógyító funkciót biztosítani, miközben minden feltételnek eleget tesz. A meglévő, kereskedelmi forgalomban kapható anyagoknak vannak bizonyos korlátai. A nagy öngyógyító hatású anyagok alacsony tartósságúak, míg a nagy keménységű és kiváló tartósságú anyagok feltűnően gyenge öngyógyító teljesítményt mutatnak.
Egy új tanulmányban Dr. Jin Chul Kim, Dr. Young il Park és Dr. Ji-Eun Jeong a Koreai Kémiai Technológiai Kutatóintézet (KRICT) olyan átlátszó bevonóanyagot fejlesztettek ki, amely megfelel a fenti feltételeknek, és hasonló a kereskedelmi védőbevonó anyagok teljesítményéhez. Érdekes tény, hogy az anyag 30 percen belül képes öngyógyulni, ha napfénynek van kitéve (különösen közeli infravörös napfény, 1,000-1,100 nm hullámhossz-tartományban).
Az öngyógyító teljesítmény demonstrálására a tudósok egy laboratóriumi méretű autómodellt bevontak egy permetező géppel. Amikor a modellautót körülbelül 30 percig déli napfénynek tették ki, a karc teljesen eltűnt, és a bevonat felülete helyreállt.
Hogyan működik ez az öngyógyító jelenség?
A felületi hőmérséklet emelkedik, amikor az anyag elnyeli a napfényt, miközben a fényenergia hőenergiává alakul. Ennek eredményeként a megnövekedett felületi hőmérséklet lehetővé teszi a felületi karcolások öngyógyítását a polimer szerkezetében lévő kémiai kötések disszociációjának és rekombinációjának megismétlésével.
Ennek az anyagnak a létrehozásához a tudósok dinamikus kémiai kötést (akadályozott karbamid-szerkezetet) adtak hozzá, amely megismételheti a polimer szerkezetének bomlását és rekombinációját. Ezt a kémiai kötést ezután átlátszó fototermikus festékkel keverték össze, hogy a dinamikus kémiai kötés aktívan létrejöhessen napfény hatására.
A tudósok különösen átlátszó szerves fototermikus festékeket használtak. Ezek a festékek képesek elnyelni a közeli infravörös fényt. Ezenkívül nem befolyásolják a termék színét, mivel színtelen belső színűek.
Dr. Jin Chul Kim, a KRICT kutatási igazgatója, mondott, „A kifejlesztett technológia egy olyan platformtechnológia, amely öngyógyító bevonóanyagokat szintetizál olcsó kereskedelmi polimer anyagok és fototermikus festékek felhasználásával. Várhatóan nem csak az autóipari lakkokban, hanem különféle alkalmazásokban is széles körben használják majd.
„A kifejlesztett öngyógyító anyagot várhatóan a bevonóanyag közlekedési alkalmazásokhoz, elektronikus eszközökhöz, például okostelefonokhoz és számítógépekhez, valamint építőanyagokhoz a jövőben. Emellett várhatóan hozzájárul a szénsemlegesség megvalósításához azáltal, hogy csökkenti a káros szerves oldószerek felhasználását, amelyek nagy mennyiségben keletkeznek a járművek átfestésekor.”
Journal Reference:
- Da Hae Son et al. Autóipari átlátszó lakkok gyors, lokalizált és alacsony energiafogyasztású öngyógyítása NIR-sugárzás által kiváltott fototermikus hatás segítségével. ACS Appl. Polym. Mater. 2022, 4, 5, 3802–3810. 1. április 2022. DOI: 10.1021/acsapm.1c01768
