211service.com
Erste selbstheilende Beschichtungen
Wenn der Unterboden eines Autos oder ein Schiffsrumpf zu korrodieren beginnt, landet es normalerweise auf dem Müll. Neue Schutzbeschichtungen, die an der University of Illinois entwickelt wurden, heilen ihre eigenen Kratzer ohne äußere Eingriffe und schützen das darunter liegende Metall. Die selbstheilenden Elemente, eingeschlossen in Mikrokapseln, die beim Ankratzen der Beschichtung aufreißen, sind mit einer Vielzahl von Lacken und Schutzbeschichtungen kompatibel. Die Beschichtungen, vertrieben von Autonome Materialien of Champaign, IL, könnte bereits in vier Monaten auf dem Markt sein.
Heile dich selbst: Mit konventioneller Beschichtung lackierter Stahl (links) rostet nach dem Eintauchen in Salzwasser an den Kratzern. Auf der rechten Seite zeigt verkratzter Stahl, der durch eine neue selbstheilende Beschichtung geschützt ist, keine Korrosion. Eingesetzte Bilder aus einem Rasterelektronenmikroskop zeigen, dass die selbstheilende Beschichtung den Kratzer mit einer schützenden Dichtungsmasse ausgefüllt hat.
Die Materialien, die diese Woche online in der Zeitschrift beschrieben wurden Fortgeschrittene Werkstoffe , wurden entwickelt von Paul Braun und Scott White , beide Professoren am Beckman Institute der University of Illinois at Urbana-Champaign. Das Selbstheilungssystem besteht aus zwei Arten von Mikrokapseln: Eine gefüllt mit Polymerbausteinen, die andere mit einem Katalysator. Da die Kapseln aus Polyurethan die reaktiven Chemikalien im Inneren isoliert halten, können sie in eine Vielzahl von Beschichtungen gemischt werden. Wenn die Beschichtungen zerkratzt werden, werden die Mikrokapseln aufgerissen und ihr Inhalt fließt in den Riss und bildet Siloxan, ein Polymer, das Braun mit Badabdichtungen vergleicht. Im Gegensatz zu anderen selbstheilenden Systemen benötigen die Illinois-Beschichtungen keine erhöhten Temperaturen oder Feuchtigkeit zum Ausbessern.
Die Forscher aus Illinois zerkratzten Stahlplatten, die teils mit dem Material, teils mit konventioneller Beschichtung beschichtet waren, und tauchten sie dann fünf Tage lang in Salzwasser. Das von der neuen Beschichtung bedeckte Metall war gegen Rost geschützt, während Kratzer in der herkömmlichen Beschichtung starkes Rosten ermöglichten. Sie machen einen sehr überzeugenden Beweis dafür, dass das System wie angekündigt funktioniert, sagt Christopher Bielawski , Assistenzprofessor für Materialwissenschaften und -technik an der University of Texas in Austin.
Bielawski weist auf die praktischen Aspekte der Illinois-Beschichtungen hin, die aus billigen, leicht verfügbaren Chemikalien bestehen. Und Braun sagt, dass die neuen Additive in einer Vielzahl von Anwendungen in Lacken eingesetzt werden könnten, die bis zu Temperaturen von etwa 150 °C ausgehärtet werden. Die Gruppe demonstrierte das Selbstheilungssystem in verschiedenen Beschichtungen, unter anderem in einer kommerziellen Militärschiffslackierung.
Die meisten Arbeiten an selbstheilenden Materialien, einschließlich der von der Illinois-Gruppe entwickelten, zielten darauf ab, sie in verschiedene Strukturen zu integrieren, die mechanischen Eigenschaften von Wänden wiederherzustellen, damit sie nicht zerbröckeln, oder von Flugzeugflügeln, damit sie nicht brechen. Der Schlüssel zur Beschichtungstechnologie, sagt Braun, sei die Einkapselung des Katalysators. Wenn er ungeschützt ist, könnte der Katalysator die Beschichtung selbst zersetzen; Die Verkapselung macht das System kompatibel mit einer Vielzahl von Farben und Beschichtungen.
Diese Lacke eignen sich nicht für Orte, an denen Ästhetik wichtig ist, wie zum Beispiel auf dem Dach eines Autos, sagt Braun. Die Kapseln haben einen Durchmesser von 10 bis 100 Mikrometern, so dass dünnere Beschichtungen, die sie enthalten, sich rau anfühlen würden. Larry Evans, CEO von Autonomic Materials, sagt, dass die ersten Zielmärkte Branchen umfassen, in denen Leistung entscheidend ist, wie Schiffe, Bohrinseln und Pipelines, in denen Metalle rauen Umgebungen ausgesetzt sind und es kostspielig ist, Systeme für häufige Neulackierungen offline zu nehmen. Evans sagt, dass das selbstheilende System zur Kommerzialisierung bereit ist und dass das Unternehmen Partnerschaften mit großen Beschichtungsunternehmen unterhält.