I chimici dei polimeri del Nagoya Institute of Technology in Giappone hanno inventato un semplice processo di rivestimento per colorare i metalli, portando a prestazioni più elevate e risparmio energetico. Il metodo prevede una modifica chimica di polimeri non ionici e nanotecnologie.

La deposizione elettroforetica è un metodo industriale standard per il materiale di rivestimento ed è particolarmente utilizzato per la prevenzione della ruggine. Metodi attuali, però, richiedono un processo complesso e costoso con tre fasi di rivestimento, aggiungendo costi e tempi. Il professor Akinori Takasu e il suo team riportano nuovi polimeri non ionici che possono essere utilizzati con la deposizione elettroforetica, semplificando il rivestimento in un solo passaggio e riducendo notevolmente la richiesta di energia.

La chiave della scoperta è stata l'aggiunta di un gruppo chimico specifico alla molecola del polimero non ionico.

"È stato trovato per caso in un progetto di progettazione di un nuovo materiale per impianti dentali. Quando un polimero non ionico aveva un gruppo sulfonile, si è spostato verso l'anodo in elettroforesi, " spiega Takasu.

In precedenza, il team di ricerca ha mostrato che il rivestimento risultante diventa incredibilmente spesso quando la disposizione elettroforetica viene applicata a basse tensioni. La combinazione di una serie di risultati ha permesso di saltare più processi di rivestimento su un metallo per la resistenza alla ruggine. Però, per scopi commerciali, è importante rendere disponibile il cappotto in qualsiasi colore desiderato. Takasu e i suoi colleghi hanno quindi esaminato il comportamento delle proprietà cromatiche dei polimeri non ionici in acqua dopo l'applicazione come rivestimento.

"La nostra svolta è stata quella di includere questo polimero non ionico nelle nanoparticelle. Le nuove particelle mostrano colori strutturali come le pietre opali, alias "colore incolore". Il numero d'onda della particella dovrebbe essere controllabile modificando la dimensione delle particelle utilizzate per rivestire la superficie, " lui dice, che determina il colore emesso.

Mentre Takasu potrebbe facilmente far reagire i polimeri non ionici con il gruppo solfonile, trovò difficile controllare la dimensione delle particelle. In questa ricerca, lui e il suo team hanno sviluppato la tecnologia di controllo delle dimensioni e preparato le particelle mediante copolimerizzazione in emulsione senza sapone, che ha costantemente fornito nanoparticelle di dimensioni di 300 nm come esempio. Hanno quindi ossidato le particelle in acqua per generare il gruppo sulfonile. Finalmente, la deposizione elettroforetica è stata applicata per rivestire l'acciaio. Le immagini al microscopio elettronico hanno confermato che le particelle ricoprivano uniformemente l'acciaio in uno schema a nido d'ape.

"Mi aspetto che il nostro studio porterà a un nuovo tipo di verniciatura elettroforetica che può essere applicata a qualsiasi tecnologia di rivestimento come automobili e fibre, " ha detto Takasu. Questa tecnica supera problemi come lo sbiadimento del colore e i danni da radiazioni UV a causa della colorazione strutturale, avendo così una più ampia applicazione della dispersione elettroforetica.

L'articolo "Nanosfere elettroforetiche non ioniche (lattici) per colorazione strutturale" è stato pubblicato su Polimero .