211service.com
Pierwsze powłoki samoregenerujące
Kiedy podwozie samochodu lub kadłub statku zaczyna korodować, zwykle kończy się to złomem. Nowe powłoki ochronne opracowane na Uniwersytecie Illinois leczą własne zadrapania bez interwencji z zewnątrz, chroniąc metal znajdujący się pod spodem. Samoregenerujące się elementy, zamknięte w mikrokapsułkach, które rozrywają się pod wpływem zarysowania powłoki, są kompatybilne z szeroką gamą farb i powłok ochronnych. Powłoki sprzedawane przez Materiały autonomiczne Champaign, IL, może pojawić się na rynku już za cztery miesiące.
Uzdrów się: Stal pomalowana konwencjonalną powłoką (po lewej) rdzewieje w miejscu zarysowania po zanurzeniu w słonej wodzie. Po prawej, porysowana stal zabezpieczona nową samonaprawiającą się powłoką nie wykazuje korozji. Obrazy wstawkowe ze skaningowego mikroskopu elektronowego pokazują, że samonaprawiająca się powłoka wypełniła rysę ochronną masą uszczelniającą.
Materiały opisane online w tym tygodniu w czasopiśmie Zaawansowane materiały , zostały opracowane przez Paul Braun oraz Scott Biały , obaj profesorowie w Instytucie Beckmana na Uniwersytecie Illinois w Urbana-Champaign. System samoleczenia składa się z dwóch rodzajów mikrokapsułek: jednej wypełnionej polimerowymi blokami budulcowymi, drugiej z katalizatorem. Ponieważ kapsułki wykonane z poliuretanu izolują reaktywne chemikalia wewnątrz, można je mieszać z szeroką gamą powłok. Kiedy powłoki zostają zarysowane, mikrokapsułki rozdzierają się, a ich zawartość wpada do pęknięcia i tworzy siloksan, polimer, który Braun porównuje do uszczelniacza do łazienki. W przeciwieństwie do innych systemów samoregenerujących, powłoki Illinois nie wymagają naprawy w podwyższonych temperaturach ani wilgoci.
Naukowcy z Illinois podrapali stalowe płyty, niektóre pokryte materiałem, a inne konwencjonalną powłoką, a następnie zanurzyli je w słonej wodzie na pięć dni. Metal pokryty nową powłoką został zabezpieczony przed rdzą, natomiast zarysowania w tradycyjnej powłoce pozwoliły na znaczne rdzewienie. Bardzo przekonująco pokazują, że system działa zgodnie z reklamą, mówi Krzysztof Bielawski , adiunkt w dziedzinie inżynierii materiałowej i inżynierii na University of Texas w Austin.
Bielawski wskazuje na praktyczne aspekty powłok Illinois, które składają się z tanich, łatwo dostępnych chemikaliów. Braun twierdzi, że nowe dodatki można wykorzystać w szerokim zakresie zastosowań w powłokach utwardzanych do temperatury około 150°C. Grupa zademonstrowała system samonaprawiania w różnych powłokach, w tym w komercyjnej farbie okrętowej.
Większość prac nad materiałami samonaprawiającymi się, w tym opracowanymi przez grupę z Illinois, miała na celu wkomponowanie ich w różne struktury, przywrócenie właściwości mechanicznych ścianom, aby się nie rozpadły, lub skrzydłom samolotu, aby nie pękły. Kluczem do technologii powlekania, mówi Braun, było kapsułkowanie katalizatora. Niechroniony katalizator mógłby degradować samą powłokę; hermetyzacja sprawia, że system jest kompatybilny z szeroką gamą farb i powłok.
Te farby nie będą odpowiednie do miejsc, w których ważna jest estetyka, takich jak dach samochodu, mówi Braun. Kapsułki mają średnicę od 10 do 100 mikrometrów, więc zawierające je cieńsze powłoki byłyby szorstkie w dotyku. Larry Evans, dyrektor generalny Autonomic Materials, mówi, że pierwsze rynki docelowe obejmują branże, w których wydajność ma kluczowe znaczenie, takie jak statki, platformy wiertnicze i rurociągi, gdzie metale są narażone na trudne warunki środowiskowe, a wyłączanie systemów w celu częstego malowania jest kosztowne. Evans mówi, że system samonaprawy jest gotowy do komercjalizacji i że firma współpracuje z dużymi firmami produkującymi powłoki.