Nuova ricerca della Binghamton University, La State University di New York potrebbe portare a vernici e rivestimenti più rispettosi dell'ambiente.

Nella mitologia romana, il dio Giano aveva due facce in modo da poter vedere chiaramente sia nel passato che nel futuro.

Le particelle di Giano hanno una doppia natura simile, perché sono progettati per avere due superfici ciascuna con proprietà fisiche distinte. Una combinazione per una particella di Janus è quella di avere un lato idrofilo (attratto dall'acqua) e l'altro idrofobo (idrorepellente).

Fino a poco tempo fa, Le particelle di Janus non potevano essere prodotte in grandi quantità, e le loro applicazioni commerciali non erano chiare. Uno studio condotto da Binghamton, guidato da ricercatori della Iowa State University, mostra che le nanoparticelle potrebbero essere la chiave per vernici e rivestimenti più rispettosi dell'ambiente.

Xin Yong, un assistente professore presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica presso il Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science della Binghamton University, ha collaborato con Shan Jiang (assistente professore presso il Dipartimento di Scienza e ingegneria dei materiali dell'università) e Chunhui Xiang dell'Iowa State. (un assistente professore nel suo Dipartimento di Abbigliamento, Events and Hospitality Management) per uno studio pubblicato come cover story nell'edizione di agosto della rivista Orizzonti di materiali .

"Gli studi precedenti si sono fortemente concentrati su strutture formate da queste particelle su scala molto piccola, perché hanno proprietà superficiali uniche, " Yong ha detto. "In questo studio, stiamo cercando di utilizzare queste particelle per migliorare le prestazioni di vernici e rivestimenti, a cui nessuno ha mai pensato».

Pensa per un minuto a dipingere un muro in casa o in appartamento. Per farlo correttamente, ci sono alcuni metodi generali. Puoi fare uno strato di primer e poi uno strato di vernice, che può richiedere il doppio del tempo. Puoi mescolare le vernici con i solventi, ma i solventi sono un rischio per la salute e i fumi possono essere un problema in spazi poco ventilati. Oppure puoi usare vernici a base d'acqua come il lattice o il lattice acrilico, ma molti di questi contengono ancora solventi e potrebbero non essere così durevoli.

Produttori di elettronica, mobili e numerosi altri prodotti affrontano le stesse opzioni per i prodotti che realizzano, e devono scegliere ciò che ha senso per ogni singolo oggetto che viene realizzato.

Per il documento "Auto-stratificazione di particelle anfifiliche su superfici di rivestimento, " il team di ricerca ha miscelato particelle di Janus idrofile/idrofobe con vernici commerciali, quindi verniciare le superfici per vedere come reagirebbero le particelle.

Il risultato:il lato idrofilo orientato verso la superficie ha aiutato i rivestimenti ad aderire meglio, mentre il lato idrofobo era rivolto verso la superficie e lo rendeva idrorepellente. I ricercatori hanno anche scoperto che le particelle si sono diffuse e si sono organizzate in strati autostratificanti più rapidamente e in modi che non seguivano completamente le loro ipotesi.

"Attualmente nessuna teoria può essere utilizzata per spiegare i comportamenti di auto-stratificazione delle particelle di Giano, " Jiang ha detto. "Tuttavia, sono necessari ulteriori studi per sondare il meccanismo dettagliato [delle particelle]. Spero che comprendendo appieno i principi dell'autostratificazione delle particelle di Janus, saremo in grado di progettare materiali di rivestimento "intelligenti" di prossima generazione che siano più rispettosi dell'ambiente con proprietà migliori".

Il team ritiene che le particelle di Janus possano rivelarsi utili in molte altre applicazioni, compresi i cosmetici, Stampa 3D e formulazioni di farmaci.