Il fattore più importante per salvaguardare la superficie di un'auto è l'eccellente durabilità dei rivestimenti automobilistici. Rivestimento protettivo i materiali devono inoltre essere trasparenti e incolori per preservare il colore naturale del prodotto.
Tuttavia, non è facile fornire una funzione di auto-guarigione soddisfacendo tutte queste condizioni. I materiali esistenti disponibili in commercio presentano alcune limitazioni. I materiali con elevata efficienza di autoriparazione hanno una bassa durabilità, mentre i materiali con elevata durezza e eccellente durabilità hanno prestazioni di autoriparazione notevolmente scarse.
In un nuovo studio, il dottor Jin Chul Kim, il dottor Young il Park e il dottor Ji-Eun Jeong del Istituto coreano di ricerca di tecnologia chimica (KRICT) hanno sviluppato un materiale di rivestimento trasparente che soddisfa tutte le condizioni di cui sopra e ha prestazioni simili a quelle dei materiali di rivestimento protettivo commerciali. Un fatto interessante è che il materiale può autoripararsi entro 30 minuti se esposto alla luce solare (in particolare la luce solare del vicino infrarosso, nell'intervallo di lunghezze d'onda da 1,000 a 1,100 nm).
Per dimostrare le prestazioni di autoriparazione, gli scienziati hanno rivestito un modello di automobile in scala di laboratorio utilizzando una macchina per rivestimento a spruzzo. Dopo aver esposto il modellino per circa 30 minuti alla luce del sole di mezzogiorno, il graffio è completamente scomparso e la superficie del materiale di rivestimento è stata ripristinata.
Come funziona questo fenomeno di autoguarigione?
La temperatura superficiale aumenta quando il materiale assorbe la luce solare poiché l'energia luminosa viene convertita in energia termica. Di conseguenza, l’aumento della temperatura superficiale rende possibile l’autoriparazione di un graffio superficiale ripetendo la dissociazione e la ricombinazione dei legami chimici nella struttura polimerica.
Per creare questo materiale, gli scienziati hanno aggiunto un legame chimico dinamico (struttura dell'urea ostacolata) che può ripetere la decomposizione e la ricombinazione della struttura polimerica. Questo legame chimico è stato poi miscelato con un colorante fototermico trasparente in modo che il legame chimico dinamico potesse verificarsi attivamente dopo l'esposizione alla luce solare.
Gli scienziati hanno utilizzato soprattutto coloranti fototermici organici trasparenti. Questi coloranti possono assorbire la luce del vicino infrarosso. Inoltre, non influenzano il colore del prodotto poiché sono di colore incolore.
Il dottor Jin Chul Kim del KRICT, il direttore della ricerca, disse, “La tecnologia sviluppata è una tecnologia di piattaforma che sintetizza materiali di rivestimento autoriparanti utilizzando materiali polimerici commerciali poco costosi e coloranti fototermici. Si prevede che sarà ampiamente utilizzato non solo nei trasparenti automobilistici ma anche in varie applicazioni”.
“Si prevede che il materiale autorigenerante sviluppato verrà utilizzato come a materiale di rivestimento per applicazioni nel settore dei trasporti, dispositivi elettronici come smartphone e computer e materiali da costruzione in futuro. Inoltre, si prevede che contribuirà alla realizzazione della neutralità del carbonio riducendo l’uso di solventi organici dannosi, che vengono generati in grandi quantità durante la riverniciatura dei veicoli”.
Riferimento della Gazzetta:
- Da Hae Son et al. Autoriparazione rapida, localizzata e a basso consumo energetico di vernici trasparenti per autoveicoli utilizzando un effetto fototermico innescato dalla radiazione NIR. Richiesta ACS. Polim. Madre. 2022, 4, 5, 3802–3810. 1 aprile 2022. DOI: 10.1021/acsapm.1c01768
