Meccanismo di autorigenerazione del materiale di rivestimento protettivo ecologico per veicoli, tra cui rete polimerica dinamica e colorante fototermico. Credito:Korea Research Institute of Chemical Technology (KRCT)
I ricercatori hanno sviluppato un materiale di rivestimento protettivo trasparente che può autorigenerarsi in 30 minuti se esposto alla luce solare.
L'eccellente durata dei rivestimenti per autoveicoli è la questione più importante nella protezione della superficie di un veicolo. Inoltre, i materiali di rivestimento protettivo devono essere incolori e trasparenti in modo da poter vedere il colore originale del prodotto. Tuttavia, è difficile fornire una funzione di autoguarigione soddisfacendo tutte queste condizioni. I materiali con movimento molecolare libero hanno un'elevata efficienza autoriparante, ma hanno una bassa durata, mentre i materiali con elevata durezza ed eccellente durata hanno prestazioni autoriparanti notevolmente scarse.
Il team di ricerca del Dr. Jin Chul Kim, del Dr. Young il Park e del Dr. Ji-Eun Jeong del Korea Research Institute of Chemical Technology (KRICT) ha sviluppato un materiale di rivestimento trasparente che soddisfa tutte le condizioni di cui sopra e presenta caratteristiche simili. prestazioni a quelle dei materiali di rivestimento protettivi commerciali e possono essere autorigenerati solo con la luce solare (in particolare la luce del vicino infrarosso alla luce del sole, nell'intervallo di lunghezze d'onda da 1.000 a 1.100 nm).
Utilizzando il materiale protettivo autorigenerante sviluppato, i graffi superficiali possono guarire in 30 minuti se esposti alla luce solare. Per dimostrare le prestazioni autorigeneranti del materiale di rivestimento sviluppato, il team di ricerca ha rivestito un modellino di auto in scala di laboratorio utilizzando una macchina per la verniciatura a spruzzo. Quando il modellino è stato esposto alla luce solare di mezzogiorno per circa 30 minuti, un graffio è scomparso completamente e la superficie del materiale di rivestimento è stata ripristinata.
Quando la luce solare viene assorbita dal materiale sviluppato, la temperatura superficiale aumenta poiché l'energia luminosa viene convertita in energia termica. Successivamente, l'aumento della temperatura superficiale rende possibile l'autoriparazione di un graffio superficiale ripetendo la dissociazione e la ricombinazione dei legami chimici nella struttura del polimero.
Alla resina di rivestimento commerciale esistente, il team di ricerca ha aggiunto un legame chimico dinamico (struttura dell'urea ostacolata) che può ripetere la decomposizione e la ricombinazione della struttura del polimero e lo ha miscelato con un colorante fototermico trasparente per indurre un legame chimico dinamico attivo dopo l'esposizione alla luce solare .
Precedenti studi che utilizzavano coloranti fototermici si basavano principalmente su materiali inorganici difficili da applicare industrialmente poiché il materiale di rivestimento doveva essere trasparente. Inoltre, i materiali inorganici richiedono una grande quantità di energia luminosa per produrre un effetto fototermico.
Superficie autorigenerante di un modello di auto dopo aver graffiato quando esposto alla luce solare focalizzata con una lente d'ingrandimento (superiore) o alla luce solare diretta (in basso). Credito:Korea Research Institute of Chemical Technology (KRCT)
Il team di ricerca ha utilizzato coloranti fototermici organici trasparenti in grado di assorbire la luce del vicino infrarosso. La luce del vicino infrarosso è una fonte di energia a lunghezza d'onda lunga che rappresenta meno del 10% della luce solare di mezzogiorno e può quindi aggirare l'aumento eccessivo della temperatura della superficie del veicolo. Inoltre, i coloranti fototermici organici presentano numerosi vantaggi per la commercializzazione:non influiscono sul colore del prodotto a causa dell'incolore intrinseco, si fondono facilmente con le vernici e sono poco costosi.
In futuro, il materiale autorigenerante sviluppato potrebbe essere utilizzato come materiale di rivestimento per applicazioni di trasporto, dispositivi elettronici come smartphone e computer e materiali da costruzione. Inoltre, dovrebbe contribuire alla realizzazione della neutralità del carbonio riducendo l'uso di solventi organici nocivi, che vengono generati in grandi quantità durante la riverniciatura dei veicoli.
Questa ricerca è stata pubblicata come copertina supplementare del numero di maggio 2022 di Materiali polimerici applicati ACS .
Il dott. Jin Chul Kim del KRECT, il direttore della ricerca, ha affermato:"La tecnologia sviluppata è una piattaforma tecnologica che sintetizza materiali di rivestimento autorigeneranti utilizzando sia materiali polimerici commerciali poco costosi che coloranti fototermici. Si prevede che sarà ampiamente utilizzata non solo nel settore automobilistico trasparenti ma anche in svariate applicazioni." + Esplora ulteriormente
