Najważniejszym czynnikiem zabezpieczenia powierzchni samochodu jest doskonała trwałość powłok samochodowych. Pokrycie ochronne materiały powinny być również przezroczyste i bezbarwne, aby zachować naturalny kolor produktu.
Jednakże nie jest łatwo zapewnić funkcję samoleczenia przy jednoczesnym spełnieniu wszystkich tych warunków. Istniejące materiały dostępne na rynku mają pewne ograniczenia. Materiały o wysokiej skuteczności samonaprawy mają niską trwałość, podczas gdy materiały o dużej twardości i doskonałej trwałości mają wyjątkowo słabą zdolność samonaprawy.
W nowym badaniu dr Jin Chul Kim, dr Young il Park i dr Ji-Eun Jeong z Koreański Instytut Technologii Chemicznej (KRICT) opracowali przezroczysty materiał powłokowy, który spełnia wszystkie powyższe warunki i ma właściwości podobne do dostępnych na rynku ochronnych materiałów powłokowych. Ciekawostką jest to, że materiał może samoregenerować się w ciągu 30 minut pod wpływem światła słonecznego (szczególnie światła słonecznego w bliskiej podczerwieni, w zakresie długości fal od 1,000 do 1,100 nm).
Aby zademonstrować zdolność samoregeneracji, naukowcy pokryli model samochodu w skali laboratoryjnej za pomocą maszyny do powlekania natryskowego. Kiedy model samochodu wystawiony był na działanie południowego światła słonecznego przez około 30 minut, rysa zniknęła całkowicie, a powierzchnia materiału powłokowego została przywrócona.
Jak działa zjawisko samoleczenia?
Temperatura powierzchni wzrasta, gdy materiał pochłania światło słoneczne, gdy energia świetlna jest przekształcana w energię cieplną. W rezultacie podwyższona temperatura powierzchni umożliwia samonaprawę rysy powierzchniowej poprzez powtarzanie dysocjacji i rekombinacji wiązań chemicznych w strukturze polimeru.
Aby stworzyć ten materiał, naukowcy dodali dynamiczne wiązanie chemiczne (struktura mocznika z przeszkodą), które może powtarzać rozkład i rekombinację struktury polimeru. To wiązanie chemiczne następnie zmieszano z przezroczystym barwnikiem fototermicznym, tak aby dynamiczne wiązanie chemiczne mogło aktywnie zachodzić po wystawieniu na działanie światła słonecznego.
Naukowcy zastosowali w szczególności przezroczyste organiczne barwniki fototermiczne. Barwniki te mogą absorbować światło bliskiej podczerwieni. Nie wpływają one również na kolor produktu, ponieważ mają bezbarwny naturalny kolor.
Dr Jin Chul Kim z KRICT, dyrektor ds. badań, powiedziany, „Opracowana technologia jest technologią platformową, która syntetyzuje samonaprawiające się materiały powłokowe przy użyciu niedrogich komercyjnych materiałów polimerowych i barwników fototermicznych. Oczekuje się, że będzie on szeroko stosowany nie tylko w lakierach bezbarwnych motoryzacyjnych, ale także w różnych zastosowaniach.
„Oczekuje się, że opracowany samonaprawiający się materiał będzie stosowany m.in materiał pokrywający do zastosowań transportowych, urządzeń elektronicznych, takich jak smartfony i komputery, a w przyszłości materiałów budowlanych. Ponadto oczekuje się, że przyczyni się do osiągnięcia neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla poprzez ograniczenie stosowania szkodliwych rozpuszczalników organicznych, które powstają w dużych ilościach podczas ponownego lakierowania pojazdów”.
Referencje czasopisma:
- Da Hae Son i in. Szybka, miejscowa i niskoenergetyczna samonaprawa samochodowych lakierów bezbarwnych z wykorzystaniem efektu fototermicznego wyzwalanego promieniowaniem NIR. Aplikacja ACS Polim. Matko. 2022, 4, 5, 3802–3810. 1 kwietnia 2022 r. DOI: 10.1021/acsapm.1c01768
