211service.com
Eerste zelfherstellende coatings
Wanneer de onderkant van een auto of de romp van een schip begint te corroderen, eindigt deze meestal als rommel. Nieuwe beschermende coatings die zijn ontwikkeld aan de Universiteit van Illinois genezen over hun eigen krassen zonder tussenkomst van buitenaf, waardoor het onderliggende metaal wordt beschermd. De zelfherstellende elementen, ingesloten in microcapsules die openscheuren wanneer de coating wordt bekrast, zijn compatibel met een breed scala aan verven en beschermende coatings. De coatings, die op de markt worden gebracht door Autonome materialen of Champaign, IL, kan binnen vier maanden op de markt zijn.
Genees uzelf: Staal geverfd met een conventionele coating (links) roest waar het is bekrast na onderdompeling in zout water. Rechts vertoont bekrast staal beschermd door een nieuwe zelfherstellende coating geen corrosie. Inzetbeelden van een scanning-elektronenmicroscoop laten zien dat de zelfherstellende coating de kras heeft opgevuld met een beschermende kit.
De materialen, deze week online beschreven in het tijdschrift Geavanceerde materialen , zijn ontwikkeld door Paul Braun en Scott White , beide professoren aan het Beckman Institute aan de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign. Het zelfherstellende systeem bestaat uit twee soorten microcapsules: de ene gevuld met polymere bouwstenen, de andere met een katalysator. Omdat de capsules, gemaakt van polyurethaan, de reactieve chemicaliën binnenin geïsoleerd houden, kunnen ze worden gemengd in een breed scala aan coatings. Wanneer de coatings worden bekrast, worden de microcapsules opengescheurd en stroomt hun inhoud in de scheur en vormt siloxaan, een polymeer dat Braun vergelijkt met badkamerkit. In tegenstelling tot andere zelfherstellende systemen, hebben de Illinois-coatings geen verhoogde temperaturen of vocht nodig om te herstellen.
De onderzoekers uit Illinois krabden stalen platen, sommige bedekt met het materiaal en sommige met een conventionele coating, en dompelden ze vervolgens vijf dagen onder in zout water. Het metaal dat door de nieuwe coating was bedekt, werd beschermd tegen roest, terwijl krassen in de conventionele coating aanzienlijke roestvorming mogelijk maakten. Ze maken een zeer overtuigend argument dat het systeem werkt zoals geadverteerd, zegt Christopher Bielawski , een assistent-professor materiaalwetenschappen en techniek aan de Universiteit van Texas in Austin.
Bielawski wijst op de praktische aspecten van de Illinois-coatings, die zijn gemaakt van goedkope, gemakkelijk verkrijgbare chemicaliën. En Braun zegt dat de nieuwe additieven kunnen worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen in coatings die worden uitgehard tot temperaturen van ongeveer 150 °C. De groep demonstreerde het zelfherstellende systeem in verschillende coatings, waaronder in een commerciële militaire scheepsverf.
Het meeste werk aan zelfherstellende materialen, inclusief die ontwikkeld door de Illinois-groep, was gericht op het opnemen ervan in verschillende structuren, het herstellen van mechanische eigenschappen aan muren zodat ze niet afbrokkelen of aan vliegtuigvleugels zodat ze niet breken. De sleutel tot de coatingtechnologie, zegt Braun, was het inkapselen van de katalysator. Indien niet beschermd, zou de katalysator de coating zelf kunnen aantasten; door het in te kapselen, is het systeem compatibel met een breed scala aan verven en coatings.
Deze lakken zijn niet geschikt voor plaatsen waar esthetiek belangrijk is, zoals de bovenkant van een auto, zegt Braun. De capsules hebben een diameter van 10 tot 100 micrometer, dus dunnere coatings waarin ze zijn verwerkt, zouden ruw aanvoelen. Larry Evans, CEO van Autonomic Materials, zegt dat de eerste doelmarkten industrieën zijn waarin prestaties van cruciaal belang zijn, zoals schepen, booreilanden en pijpleidingen, waar metalen worden blootgesteld aan ruwe omgevingen en het offline halen van systemen voor frequent overschilderen kostbaar is. Evans zegt dat het zelfherstellende systeem klaar is voor commercialisering en dat het bedrijf samenwerkingsverbanden heeft met grote coatingbedrijven.