הגורם המכריע ביותר בשמירה על משטח המכונית הוא העמידות המצוינת של ציפויי רכב. ציפוי מגן החומרים צריכים להיות גם שקופים וחסרי צבע כדי לשמר את הצבע הטבעי של המוצר.
עם זאת, זה לא קל לספק פונקציה של ריפוי עצמי תוך עמידה בכל התנאים הללו. לחומרים קיימים מסחריים יש מגבלות מסוימות. לחומרים בעלי יעילות ריפוי עצמי גבוהה יש עמידות נמוכה, בעוד לחומרים בעלי קשיות גבוהה ועמידות מצוינת יש ביצועי ריפוי עצמי גרועים להפליא.
במחקר חדש, ד"ר ג'ין צ'ול קים, ד"ר יאנג איל פארק וד"ר ג'י-און ג'ונג מה- מכון המחקר של קוריאה לטכנולוגיה כימית (KRICT) פיתחו חומר ציפוי שקוף העומד בכל התנאים לעיל ובעל ביצועים דומים לאלו של חומרי ציפוי מגן מסחריים. עובדה מעניינת היא שהחומר יכול להחלים מעצמו תוך 30 דקות כשהוא נחשף לאור השמש (במיוחד אור שמש של אור אינפרא אדום, בטווח אורכי גל של 1,000 עד 1,100 ננומטר).
כדי להדגים את ביצועי הריפוי העצמי, מדענים ציפו מכונית בקנה מידה מעבדתי באמצעות מכונת ציפוי. כאשר דגם המכונית נחשף לאור השמש בצהריים למשך כ-30 דקות, השריטה נעלמה לחלוטין, ופני השטח של חומר הציפוי שוחזרו.
כיצד פועלת תופעת הריפוי העצמי הזו?
טמפרטורת פני השטח עולה כאשר החומר סופג אור שמש כאשר אנרגיית האור מומרת לאנרגיה תרמית. כתוצאה מכך, טמפרטורת פני השטח המוגברת מאפשרת ריפוי עצמי של שריטה על פני השטח על ידי חזרה על הדיסוציאציה והריקומבינציה של קשרים כימיים במבנה הפולימר.
כדי ליצור חומר זה, מדענים הוסיפו קשר כימי דינמי (מבנה אוריאה מופרע) שיכול לחזור על הפירוק והקומבינציה מחדש של מבנה הפולימר. קשר כימי זה היה מעורבב עם צבע פוטותרמי שקוף כך שקשר כימי דינמי יכול להתרחש באופן פעיל בחשיפה לאור השמש.
מדענים השתמשו במיוחד בצבעים פוטותרמיים אורגניים שקופים. צבעים אלה יכולים לספוג אור קרוב לאינפרא אדום. כמו כן, הם אינם משפיעים על צבע המוצר מכיוון שהם בעלי צבע מובנה חסר צבע.
ד"ר ג'ין צ'ול קים מ-KRICT, מנהל המחקר, אמר, "הטכנולוגיה שפותחה היא טכנולוגיית פלטפורמה המסנתזת חומרי ציפוי מתרפאים באמצעות חומרים פולימריים מסחריים זולים וצבעים פוטותרמיים. זה צפוי להיות בשימוש נרחב לא רק במעילי בהיר לרכב אלא גם ביישומים שונים."
"החומר שפותח לריפוי עצמי צפוי לשמש כ חומר כיסוי עבור יישומי תחבורה, מכשירים אלקטרוניים כגון סמארטפונים ומחשבים, וחומרי בניין בעתיד. בנוסף, היא צפויה לתרום למימוש ניטרליות הפחמן על ידי הפחתת השימוש בממיסים אורגניים מזיקים, הנוצרים בכמויות גדולות בעת צביעה מחדש של רכבים”.
עיון ביומן:
- דא הא סון ואח'. ריפוי עצמי מהיר, מקומי וצריכת אנרגיה נמוכה של מעילי קליר לרכב באמצעות אפקט פוטותרמי המופעל על ידי קרינת NIR. ACS Appl. Polym. מאטר. 2022, 4, 5, 3802–3810. 1 באפריל, 2022. DOI: 10.1021/acsapm.1c01768
