Наиболее важным фактором защиты поверхности автомобиля является превосходная долговечность автомобильных покрытий. Защитное покрытие материалы также должны быть прозрачными и бесцветными, чтобы сохранить естественный цвет продукта.
Однако обеспечить функцию самовосстановления, удовлетворяя всем этим условиям, непросто. Существующие коммерчески доступные материалы имеют некоторые ограничения. Материалы с высокой эффективностью самовосстановления имеют низкую долговечность, в то время как материалы с высокой твердостью и отличной долговечностью имеют очень плохие характеристики самовосстановления.
В новом исследовании д-р Чжин Чул Ким, д-р Янг Иль Пак и д-р Чжи-Ын Чжон из Корейский научно-исследовательский институт химических технологий (KRICT) разработали прозрачный материал покрытия, который удовлетворяет всем вышеперечисленным условиям и имеет такие же характеристики, что и коммерческие материалы защитных покрытий. Интересным фактом является то, что материал может самовосстановиться в течение 30 минут при воздействии солнечного света (особенно солнечного света ближнего инфракрасного диапазона в диапазоне длин волн от 1,000 до 1,100 нм).
Чтобы продемонстрировать способность к самовосстановлению, ученые покрыли модель автомобиля в лабораторных масштабах с помощью распылительной установки. Когда модель автомобиля находилась под полуденным солнечным светом около 30 минут, царапина полностью исчезала, а поверхность материала покрытия восстанавливалась.
Как работает это явление самоисцеления?
Температура поверхности повышается, когда материал поглощает солнечный свет, поскольку световая энергия преобразуется в тепловую энергию. В результате повышенная температура поверхности позволяет самозалечивать поверхностную царапину за счет повторения диссоциации и рекомбинации химических связей в структуре полимера.
Чтобы создать этот материал, ученые добавили динамическую химическую связь (структуру затрудненной мочевины), которая может повторять разложение и рекомбинацию структуры полимера. Затем эту химическую связь смешивали с прозрачным фототермическим красителем, чтобы динамическая химическая связь могла активно возникать при воздействии солнечного света.
Ученые специально использовали прозрачные органические фототермические красители. Эти красители могут поглощать ближний инфракрасный свет. Кроме того, они не влияют на цвет продукта, так как имеют бесцветный собственный цвет.
Доктор Джин Чул Ким из KRICT, директор по исследованиям, — сказал, «Разработанная технология представляет собой платформенную технологию синтеза самовосстанавливающихся материалов покрытий с использованием недорогих коммерческих полимерных материалов и фототермических красителей. Ожидается, что он будет широко использоваться не только в автомобильных лаках, но и в различных областях».
«Предполагается, что разработанный самовосстанавливающийся материал будет использоваться в качестве материал покрытия для транспортных приложений, электронных устройств, таких как смартфоны и компьютеры, и строительных материалов в будущем. Кроме того, ожидается, что это будет способствовать достижению углеродной нейтральности за счет сокращения использования вредных органических растворителей, которые образуются в больших количествах при перекраске автомобилей».
Справочник журнала:
- Да Хэ Сон и др. Быстрое, локализованное и низкоэнергетическое самовосстановление автомобильных прозрачных покрытий с использованием фототермического эффекта, вызванного излучением NIR. Приложение ACS Полим. Матер. 2022, 4, 5, 3802–3810. 1 апреля 2022 г. DOI: 10.1021/acsapm.1c01768
