涂料工业:
美国密歇根大学开发出一种具有自修复功效的防水喷涂涂层,能比现在防水涂料的使用寿命延伸数百倍!
现在市面上的防水处置惩罚产品太懦弱,而新产品可以用于车辆、衣服、屋顶和种种其他外貌防水,也可以降低船体的运行阻力,并由此降低运输行业90%大型货船的燃料消耗。
据研发职员先容,新的研究代表了这一领域的突破,已往数十年来的研究都未能生产出耐用的防水涂层。虽然现在可以使用防水外貌处置惩罚剂,但它们通常关于诸如衣物或船体的应用来说并缺乏够。而新的发明突破了这一时势。
质料科学与工程副教授Anish Tuteja指出:“在已往的20或30年中,已经看到了数以千计的超疏水外貌质料降生,可是没有人能够弄清晰怎样系统地设计出耐用的超疏水外貌。而本次的研究真正取得了成绩,将为其他研究职员翻开新的大门,创立更自制并且性能更好的超疏水涂层。”
该涂层由称为“氟化聚氨酯弹性体”的质料和一种被称为“F-POSS”的特种防水分子混淆制成。它可以很容易地喷涂到险些任何外貌上,并且具有稍微的橡胶纹理,使其比其先进更具弹性。
值得注重的是,若是受到损坏,该涂层可以自愈数百次!
据研究职员在最近揭晓的一篇文章中写道:纵然在磨损、划痕、烧伤、等离子体清洁、碾压、超声处置惩罚和化学侵蚀之后,它也可以恢复性能。
除了涂层自体态态的恢复外,该涂层可以化学自修复。若是从外貌刮掉防水F-POSS分子,新的分子将自然迁徙到那里以取代它们。因此,该涂料可以自行修复更新数百次,其愈合能力仅受其厚度的限制。
项目还形成了有助于研究职员优化未来涂料的配方,以知足特定应用对本钱、耐久性等因素的要求。
据先容,该团队使用了一个与以往在该领域的研究截然差别的历程。“大大都质料科学研究职员集中精神确定一种具有耐用性和防水性的化学系统。而我们通过丈量和绘制使防水涂料更具耐久性的基本化学机理来解决问题,其中一些效果使我们感应惊讶”。
例如,大大都疏水涂层由两个主要因素制成:提供拒水性的活性分子和粘合剂。一样平常来说,研究职员以为配方使用的组分质料更耐用,则会使整体涂层更耐用。可是该研究团队发明,事实并非云云。
他们发明,比耐久性更主要的是称为“部分混溶性”的物质,或两种物质部分混淆在一起的能力。团队发明的另一个要害变量是防水外貌的稳固性。
大大都防水涂料的事情原理是由于它们的外貌具有很是特定的几何形状,通常是微观柱状。水滴栖息在这些柱体的尖端,在下面形成气囊,从而导致水无法在外貌牢靠附着,并使其可以轻松转动。可是这些微观外貌往往易碎——稍微的磨损、甚至水自己的压力也会损坏它们。
该团队的研究发明,一个略微柔韧的外貌可以规避这个缺陷——纵然它看起来不那么耐用,但其柔韧的属性使其能够从损伤中恢复。
新的涂料预计将在2017年底之前在防水织物和喷涂涂层等领域应用。