Onderzoekers hebben een transparant beschermend coatingmateriaal ontwikkeld dat zichzelf binnen 30 minuten kan herstellen bij blootstelling aan zonlicht.

Uitstekende duurzaamheid van autocoatings is het belangrijkste aspect bij het beschermen van een voertuigoppervlak. Bovendien moeten beschermende coatingmaterialen kleurloos en transparant zijn, zodat de oorspronkelijke kleur van het product zichtbaar is. Het is echter moeilijk om een ​​zelfgenezende functie te bieden terwijl aan al deze voorwaarden wordt voldaan. Materialen met vrije moleculaire beweging hebben een hoge zelfherstellende efficiëntie, maar hebben een lage duurzaamheid, terwijl materialen met een hoge hardheid en uitstekende duurzaamheid opmerkelijk slechte zelfherstellende prestaties hebben.

Het onderzoeksteam van Dr. Jin Chul Kim, Dr. Young il Park en Dr. Ji-Eun Jeong van het Korea Research Institute of Chemical Technology (KRICT) heeft een transparant coatingmateriaal ontwikkeld dat aan alle bovenstaande voorwaarden voldoet en vergelijkbare prestaties vergelijkbaar met die van commerciële beschermende coatingmaterialen en kan zichzelf herstellen met alleen zonlicht (met name nabij-infraroodlicht in zonlicht, in het golflengtebereik van 1.000 tot 1.100 nm).

Door gebruik te maken van het ontwikkelde zelfherstellende beschermende materiaal, kunnen oppervlaktekrassen bij blootstelling aan zonlicht binnen 30 minuten genezen. Om de zelfherstellende werking van het ontwikkelde coatingmateriaal te demonstreren, heeft het onderzoeksteam een ​​modelauto op laboratoriumschaal gecoat met behulp van een spraycoating-machine. Toen de modelauto ongeveer 30 minuten werd blootgesteld aan middagzon, verdween een kras volledig en werd het oppervlak van het coatingmateriaal hersteld.

Wanneer zonlicht wordt geabsorbeerd door het ontwikkelde materiaal, stijgt de oppervlaktetemperatuur naarmate lichtenergie wordt omgezet in thermische energie. Vervolgens maakt de verhoogde oppervlaktetemperatuur het mogelijk om een ​​oppervlaktekras zelf te herstellen door de dissociatie en recombinatie van chemische bindingen in de polymeerstructuur te herhalen.

Aan de bestaande commerciële coatinghars heeft het onderzoeksteam een ​​dynamische chemische binding (gehinderde ureumstructuur) toegevoegd die de ontbinding en recombinatie van de polymeerstructuur kan herhalen, en het gemengd met een transparante fotothermische kleurstof om dynamische chemische binding actief te induceren bij blootstelling aan zonlicht .

Eerdere studies met fotothermische kleurstoffen waren voornamelijk gebaseerd op anorganische materialen die industrieel moeilijk toe te passen zijn omdat het coatingmateriaal transparant moet zijn. Bovendien hebben anorganische materialen een grote hoeveelheid lichtenergie nodig om een ​​fotothermisch effect te produceren.

Het onderzoeksteam gebruikte transparante organische fotothermische kleurstoffen die nabij-infrarood licht kunnen absorberen. Nabij-infraroodlicht is een energiebron met een lange golflengte die minder dan 10% van het zonlicht 's middags voor zijn rekening neemt en zo een overmatige stijging van de oppervlaktetemperatuur van het voertuig kan omzeilen. Bovendien hebben organische fotothermische kleurstoffen verschillende voordelen voor commercialisering:ze hebben geen invloed op de productkleur vanwege de inherente kleurloosheid, mengen gemakkelijk met verf en zijn niet duur.

In de toekomst zou het ontwikkelde zelfherstellende materiaal kunnen worden gebruikt als coatingmateriaal voor transporttoepassingen, elektronische apparaten zoals smartphones en computers en bouwmaterialen. Daarnaast wordt verwacht dat het bijdraagt ​​aan het realiseren van CO2-neutraliteit door het verminderen van het gebruik van schadelijke organische oplosmiddelen, die in grote hoeveelheden vrijkomen bij het overspuiten van voertuigen.

Dit onderzoek is gepubliceerd als de aanvullende omslag van de uitgave van mei 2022 van ACS Applied Polymer Materials .

Dr. Jin Chul Kim van KRICT, de onderzoeksdirecteur, zei:"De ontwikkelde technologie is een platformtechnologie die zelfherstellende coatingmaterialen synthetiseert met behulp van zowel goedkope commerciële polymeermaterialen als fotothermische kleurstoffen. Er wordt verwacht dat ze op grote schaal zal worden gebruikt, niet alleen in de automobielindustrie blanke lakken maar ook in diverse toepassingen." + Verder verkennen

Een snel genezend en hoogwaardig metallosupramoleculaire elastomeer op basis van pyridine-Cu-coördinatie