Nieuw onderzoek van Binghamton University, State University of New York zou kunnen leiden tot milieuvriendelijkere verven en coatings.

In de Romeinse mythologie, de god Janus had twee gezichten zodat hij zowel het verleden als de toekomst duidelijk kon zien.

Janusdeeltjes hebben een vergelijkbare dubbele aard, omdat ze zijn ontworpen om twee oppervlakken te hebben, elk met verschillende fysieke eigenschappen. Een combinatie voor een Janus-deeltje is dat de ene kant hydrofiel is (aangetrokken door water) en de andere hydrofoob (waterafstotend).

Tot voor kort, Janusdeeltjes konden niet in grote hoeveelheden worden geproduceerd, en hun commerciële toepassingen waren onduidelijk. Een Binghamton co-auteur studie, geleid door onderzoekers van de Iowa State University, toont aan dat de nanodeeltjes de sleutel kunnen zijn tot milieuvriendelijkere verven en coatings.

Xin Yong - een assistent-professor in de afdeling Werktuigbouwkunde aan het Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science van de Binghamton University - werkte samen met Shan Jiang van de staat Iowa (een assistent-professor in de afdeling Materials Science and Engineering van de universiteit) en Chunhui Xiang (een assistent-professor in de afdeling Kleding, Events and Hospitality Management) voor een studie gepubliceerd als de cover story in de augustus-editie van het tijdschrift Materialen Horizons .

"Eerdere studies zijn sterk gericht op structuren die op zeer kleine schaal door deze deeltjes worden gevormd, omdat ze unieke oppervlakte-eigenschappen hebben, " zei Yong. "In deze studie, we proberen deze deeltjes te gebruiken om de prestaties van verven en coatings te verbeteren, waar niemand ooit aan heeft gedacht."

Denk even na over het schilderen van een muur in je huis of appartement. Om het goed te doen, er zijn een paar algemene methoden. Je kunt een primerlaag doen en dan een verflaag, wat twee keer zo lang kan duren. U kunt verven mengen met oplosmiddelen, maar oplosmiddelen vormen een gezondheidsrisico en dampen kunnen een probleem zijn in slecht geventileerde ruimtes. Of u kunt verven op waterbasis gebruiken, zoals latex of acryllatex, maar veel daarvan bevatten nog steeds oplosmiddelen en zijn mogelijk niet zo duurzaam.

Fabrikanten van elektronica, meubels en tal van andere producten worden geconfronteerd met dezelfde opties voor de producten die ze maken, en ze moeten kiezen wat zinvol is voor elk afzonderlijk item dat wordt gemaakt.

Voor het artikel "Zelfstratificatie van amfifiele deeltjes op coatingoppervlakken, " het onderzoeksteam mengde hydrofiele/hydrofobe Janus-deeltjes met commerciële verven, vervolgens geverfde oppervlakken om te zien hoe de deeltjes zouden reageren.

Het resultaat:de hydrofiele zijde gericht op het oppervlak en hielp de coatings beter hechten, terwijl de hydrofobe kant naar het oppervlak gericht was en het waterafstotend maakte. De onderzoekers ontdekten ook dat de deeltjes zich sneller diffunderen en rangschikten in zelfstratificerende lagen en op manieren die hun hypothesen niet volledig volgden.

"Momenteel kan er geen theorie worden gebruikt om het zelfstratificatiegedrag van Janus-deeltjes te verklaren, " zei Jiang. "Echter, meer studies zijn nodig om het gedetailleerde mechanisme [van de deeltjes] te onderzoeken. Ik hoop dat door de principes in de zelfstratificatie van het Janus-deeltje volledig te begrijpen, we zullen in staat zijn om de volgende generatie 'slimme' coatingmaterialen te ontwerpen die milieuvriendelijker zijn met betere eigenschappen."

Het team is van mening dat Janus-deeltjes nuttig kunnen zijn in veel andere toepassingen, inclusief cosmetica, 3D-printen en medicijnformuleringen.