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密歇根大学研究具有自修复功能的防水涂层 使用寿命延长

http://www.pf.hc360.com2017年10月20日18:09 来源:涂料工业T|T

    慧聪表面处理网讯:美国密歇根大学开发出一种具有自修复功能的防水喷涂涂层,能比目前防水涂料的使用寿命延长数百倍!

    目前市面上的防水处理产品太脆弱,而新产品可以用于车辆、衣服、屋顶和各类其他表面防水,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。

    据研发人员介绍,新的研究代表了这一领域的突破,过去数十年来的研究都未能生产出耐用的防水涂层。虽然目前可以使用防水表面处理剂,但它们通常对于诸如衣物或船体的应用来说并不足够。而新的发明打破了这一局面。

    材料科学与工程副教授Anish Tuteja指出:“在过去的20或30年中,已经看到了数以千计的超疏水表面材料诞生,但是没有人能够弄清楚如何系统地设计出耐用的超疏水表面。而本次的研究真正取得了成就,将为其他研究人员打开新的大门,创造更便宜而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”的材料和一种被称为“F-POSS”的特种防水分子混合制成。它可以很容易地喷涂到几乎任何表面上,并且具有轻微的橡胶纹理,使其比其前辈更具弹性。

    值得注意的是,如果受到损坏,该涂层可以自愈数百次!

    据研究人员在最近发表的一篇文章中写道:即使在磨损、划痕、烧伤、等离子体清洁、碾压、超声处理和化学侵蚀之后,它也可以恢复性能。

    除了涂层自身形态的恢复外,该涂层可以化学自修复。如果从表面刮掉防水F-POSS分子,新的分子将自然迁移到那里以取代它们。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人员优化未来涂料的配方,以满足特定应用对成本、耐久性等因素的要求。

    据介绍,该团队使用了一个与以往在该领域的研究截然不同的过程。“大多数材料科学研究人员集中精力确定一种具有耐用性和防水性的化学体系。而我们通过测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,其中一些结果使我们感到惊讶”。

    例如,大多数疏水涂层由两个主要成分制成:提供拒水性的活性分子和粘合剂。一般来说,研究人员认为配方使用的组分材料更耐用,则会使整体涂层更耐用。但是该研究团队发现,事实并非如此。

    他们发现,比耐久性更重要的是称为“部分混溶性”的物质,或两种物质部分混合在一起的能力。团队发现的另一个关键变量是防水表面的稳定性。

    大多数防水涂料的工作原理是因为它们的表面具有非常特定的几何形状,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,从而导致水无法在表面牢固附着,并使其可以轻松滚动。但是这些微观表面往往易碎——轻微的磨损、甚至水本身的压力也会损坏它们。

    该团队的研究发现,一个略微柔韧的表面可以规避这个缺陷——即使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。

责任编辑:肖丹萍

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