Schema di termoindurenti meccanocromici e autorigeneranti. Credito:Korea Institute of Science and Technology (KIST)
I rivestimenti polimerici simili alla pelle vengono applicati alle superfici di automobili, navi ed edifici per proteggerli dall'ambiente esterno. Poiché è difficile determinare se i rivestimenti attualmente utilizzati siano già danneggiati o meno, questi rivestimenti non riutilizzabili devono essere sostituiti regolarmente, determinando una grande produzione di rifiuti e alti costi di smaltimento.
Il Korea Institute of Science and Technology (KIST) ha annunciato che il team della dott.ssa Tae Ann Kim presso il Soft Hybrid Materials Research Center ha sviluppato un rivestimento polimerico in cui l'area danneggiata cambia colore, consentendo il rilevamento immediato e l'autoguarigione ad alta temperatura.
Gli studi esistenti sui rivestimenti polimerici che segnalano danni e autorigeneranti prevedono l'uso di capsule estremamente piccole contenenti agenti funzionali. Tuttavia, queste capsule non possono essere riutilizzate per il successivo rilevamento dei danni e l'auto-guarigione in caso di rottura. Il team di ricerca KIST ha sviluppato un polimero termoindurente in grado di recuperare la sua struttura chimica originale dopo essere stato interrotto da uno stimolo esterno, consentendo così a questo materiale di auto-segnalare danni e autorigenerarsi più volte.
In questo studio sono stati sintetizzati una molecola meccanocromica, che cambia colore quando viene applicata una forza esterna a causa di una specifica scissione del legame, e un polimero termoindurente contenente una molecola che può essere separata e riformata dalla temperatura. Quando una forza viene applicata a una molecola meccanocromica, un certo legame si rompe, trasformandosi così in una forma che può mostrare colore. La parte danneggiata del rivestimento polimerico sintetizzato è diventata viola. Quando veniva applicata una temperatura di 100°C o superiore, il materiale diventava lavorabile, guariva fisicamente e diventava incolore. Il team di ricerca ha utilizzato simulazioni di dinamica molecolare per prevedere e confermare che solo determinati legami chimici desiderati vengono scissi selettivamente quando viene applicata una forza meccanica per produrre una struttura colorata; la funzionalità è stata implementata sintetizzando l'agente di rivestimento vero e proprio.
Rivestimenti meccanocromici e autorigeneranti su diversi substrati. Credito:Korea Institute of Science and Technology (KIST)
Il nuovo rivestimento polimerico multifunzionale qui sviluppato può essere ampiamente utilizzato nei settori automobilistico, marittimo, della difesa, del legno, ferroviario, autostradale e aerospaziale e può contribuire in modo significativo alla riduzione dei rifiuti industriali. Inoltre, può essere utilizzata come pelle artificiale per robot, come gli umanoidi, poiché la sua funzionalità è simile a quella della pelle e non richiede una fonte di energia esterna.
La dott.ssa Tae Ann Kim del KIST ha affermato:"Questo studio riporta un metodo per la realizzazione simultanea della tecnologia di rilevamento dei danni e auto-guarigione senza agenti esterni come le capsule". Ha aggiunto:"Tuttavia, anche se l'autoguarigione ripetuta è possibile, non può essere utilizzata in modo permanente. Pertanto, sono in corso ulteriori ricerche per trasformare i materiali che hanno raggiunto la loro durata in materiali innocui per l'ambiente o convertirli in un re- forma riciclabile." + Esplora ulteriormente
