據外媒報道,韓國化學研究院(Korea Research Institute of Chemical Technology)研發出一種透明的保護涂層材料,在暴露在陽光下30分鐘后,其能夠自愈。汽車涂層優良的耐久性是保護車輛表面最重要的一點。此外,保護涂層材料應該無色且透明,讓產品保持原有的顏色涂料在線coatingol.com。不過,現在的材料在滿足上述所有條件的同時,很難實現自愈功能。分子可自由運動的材料具有較高的自愈效率,但耐久性較低,而硬度高、耐久性優異的材料的自愈性能又明顯較差。
自我愈合的透明涂層材料(圖片來源:韓國化學研究院)
不過,韓國化學研究院研發的透明涂層材料則能夠滿足以上所有條件,其性能與商用保護涂層材料類似,只暴露在陽光(特別是近紅外光,波長為1000-1100納米)就能自愈。
采用該種自愈性保護材料,如果車輛表面有劃痕,在陽光下暴露30分后,劃痕就可愈合。為了展示該涂層材料的自愈性能,韓國化學研究院研究小組用噴涂機對實驗室的模型車噴涂了該材料。當該模型車被暴露在正午的陽光下約30分鐘后,劃痕完全消失,涂層材料的表面恢復如初。
該自愈現象的原理是:該材料吸收太陽光時, 光能會轉化為熱能,表面溫度會升高。接著,表面溫度升高會通過重復解離和重組聚合物結構的化學鍵,使其表面能夠自愈。
在現有的商用涂層樹脂上,該研究小組添加了一種可以重復解離和重組聚合物結構的化學鍵(受阻尿素結構),并將其與一種透明的光熱染料混合,使其在陽光照射下能夠主動形成動態化學鍵。
盡管此前已經有人研究了光熱染料的自愈功能,但是之前的研究主要基于無機材料,而由于涂層材料必須是透明的,所以難以實現工業化應用。此外,無機材料需要大量的光能才能夠產生光熱效益。
在現有的商用涂層樹脂上,該研究小組添加了一種可以重復解離和重組聚合物結構的化學鍵(受阻尿素結構),并將其與一種透明的光熱染料混合,使其在陽光照射下能夠主動形成動態化學鍵。
該研究小組采用了可以吸收近紅外光的透明有機光熱材料。近紅外光是一種長波長光源,占正午陽光總光源不到10%,因此可以避免車輛表面溫度過度升高。此外,有機光熱染料在實現商業化方面還有幾大優點:因為無色不會影響產品的顏色、容易與各種涂料混合、價格便宜。
該款自愈材料有望在未來的交通運輸、智能手機、電腦等電子設備以及建筑材料等領域用作涂層材料。此外,還有望通過減少車輛重新噴漆時大量產生有害的有機溶劑,為實現碳中和做出貢獻。
研究人員表示:“此次研發的技術是利用廉價的商用高分子材料和光熱染料合成自修復涂層材料的平臺技術。它不僅可以用于汽車透明涂層,還可以廣泛應用于各種領域。”