Найважливішим фактором захисту поверхні автомобіля є чудова довговічність автомобільних покриттів. Захисне покриття матеріали також повинні бути прозорими та безбарвними, щоб зберегти природний колір продукту.
Однак непросто забезпечити функцію самовідновлення, задовольняючи всі ці умови. Існуючі комерційно доступні матеріали мають деякі обмеження. Матеріали з високою ефективністю самовідновлення мають низьку довговічність, тоді як матеріали з високою твердістю та відмінною довговічністю мають надзвичайно низькі показники самовідновлення.
У новому дослідженні д-р Джин Чул Кім, д-р Янг Іл Парк і д-р Джі-Юн Чон з Корейський науково-дослідний інститут хімічної технології (KRICT) розробили прозорий матеріал для покриття, який задовольняє всі вищезазначені умови та має такі ж характеристики, як і комерційні захисні покриття. Цікавим фактом є те, що матеріал може самовідновлюватися протягом 30 хвилин під дією сонячного світла (особливо сонячного світла ближнього інфрачервоного діапазону в діапазоні довжин хвиль від 1,000 до 1,100 нм).
Щоб продемонструвати ефективність самовідновлення, вчені покрили модель автомобіля лабораторного масштабу за допомогою машини для нанесення покриття. Коли модель автомобіля була піддана полуденному сонячному світлу протягом приблизно 30 хвилин, подряпина повністю зникла, а поверхня матеріалу покриття відновилася.
Як працює цей феномен самовідновлення?
Температура поверхні підвищується, коли матеріал поглинає сонячне світло, коли світлова енергія перетворюється на теплову. У результаті підвищена температура поверхні дає можливість самозагоювати поверхневу подряпину шляхом повторення дисоціації та рекомбінації хімічних зв’язків у структурі полімеру.
Щоб створити цей матеріал, вчені додали динамічний хімічний зв’язок (загальмовану структуру сечовини), який може повторювати розкладання та рекомбінацію полімерної структури. Цей хімічний зв’язок потім змішали з прозорим фототермічним барвником, щоб динамічний хімічний зв’язок міг активно відбуватися під дією сонячного світла.
Вчені особливо використовували прозорі органічні фототермічні барвники. Ці барвники можуть поглинати ближнє інфрачервоне світло. Крім того, вони не впливають на колір продукту, оскільки мають безбарвний власний колір.
Доктор Джин Чул Кім з KRICT, керівник досліджень, сказав, «Розроблена технологія є технологією платформи, яка синтезує самовідновлювальні матеріали покриття з використанням недорогих комерційних полімерних матеріалів і фототермічних барвників. Очікується, що він буде широко використовуватися не лише в автомобільних безбарвних лаках, але й у різних сферах застосування».
«Очікується, що розроблений самовідновлювальний матеріал буде використовуватися як матеріал покриття для транспортних додатків, електронних пристроїв, таких як смартфони та комп’ютери, і будівельних матеріалів у майбутньому. Крім того, очікується, що це сприятиме реалізації вуглецевої нейтральності за рахунок зменшення використання шкідливих органічних розчинників, які утворюються у великих кількостях під час перефарбування транспортних засобів».
Довідка з журналу:
- Да Хе Сон та ін. Швидке, локалізоване та з низьким споживанням енергії самовідновлення автомобільних прозорих лаків за допомогою фототермічного ефекту, викликаного NIR-випромінюванням. ACS Appl. полім. Матер. 2022, 4, 5, 3802–3810. 1 квітня 2022 р. DOI: 10.1021/acsapm.1c01768
