211service.com
Första självläkande beläggningar
När en bils underrede eller ett fartygsskrov börjar korrodera, hamnar det vanligtvis i skrot. Nya skyddande beläggningar utvecklade vid University of Illinois läker över sina egna repor utan yttre ingrepp, vilket skyddar den underliggande metallen. De självläkande elementen, inneslutna i mikrokapslar som rivs upp när beläggningen repas, är kompatibla med ett brett utbud av färger och skyddande beläggningar. Beläggningarna, marknadsförs av Autonoma material i Champaign, IL, kan finnas på marknaden om så snart som fyra månader.
Läka dig själv: Stål målat med en konventionell beläggning (vänster) rostar där det repas efter nedsänkning i saltvatten. Till höger visar repat stål skyddat av en ny självläkande beläggning ingen korrosion. Infällda bilder från ett svepelektronmikroskop visar att den självläkande beläggningen har fyllts i repan med en skyddande caulk.
Materialet beskrivs online denna vecka i tidskriften Avancerade material , utvecklades av Paul Braun och Scott White , båda professorer vid Beckman Institute vid University of Illinois i Urbana-Champaign. Det självläkande systemet består av två typer av mikrokapslar: en fylld med polymerbyggstenar, den andra med en katalysator. Eftersom kapslarna, gjorda av polyuretan, håller de reaktiva kemikalierna isolerade inuti, kan de blandas till ett brett utbud av beläggningar. När beläggningarna repas, rivs mikrokapslarna upp och deras innehåll rinner in i sprickan och bildar siloxan, en polymer som Braun liknar med badrumsfog. Till skillnad från andra självläkande system kräver Illinois-beläggningarna inte förhöjda temperaturer eller fukt för att lagas.
Forskarna i Illinois repade stålplåtar, några belagda med materialet och några med en konventionell beläggning, och sänkte dem sedan i saltvatten i fem dagar. Metallen som täcktes av den nya beläggningen var skyddad mot rost, medan repor i den konventionella beläggningen möjliggjorde betydande rost. De gör ett mycket övertygande argument att systemet fungerar som det annonseras, säger Christopher Bielawski , en biträdande professor i materialvetenskap och ingenjörskonst vid University of Texas i Austin.
Bielawski pekar på de praktiska aspekterna av Illinois-beläggningarna, som består av billiga, lättillgängliga kemikalier. Och Braun säger att de nya tillsatserna skulle kunna användas i ett brett spektrum av tillämpningar i beläggningar som härdas upp till temperaturer på cirka 150 °C. Gruppen demonstrerade det självläkande systemet i olika beläggningar, inklusive i en kommersiell militär fartygsfärg.
Det mesta arbetet med självläkande material, inklusive de som utvecklats av Illinois-gruppen, har varit inriktat på att införliva dem i olika strukturer, återställa mekaniska egenskaper till väggar så att de inte faller sönder eller till flygplansvingar så att de inte spricker. Nyckeln till beläggningstekniken, säger Braun, var att kapsla in katalysatorn. Om den är oskyddad kan katalysatorn bryta ned själva beläggningen; inkapsling gör systemet kompatibelt med ett brett utbud av färger och beläggningar.
Dessa färger kommer inte att vara lämpliga för platser där estetik är viktig, som toppen av en bil, säger Braun. Kapslarna är 10 till 100 mikrometer i diameter, så tunnare beläggningar som innehåller dem skulle vara grova vid beröring. Larry Evans, VD för Autonomic Materials, säger att de första målmarknaderna inkluderar industrier där prestanda är nyckeln, såsom fartyg, oljeriggar och pipelines, där metaller utsätts för tuffa miljöer och att ta system offline för frekvent ommålning är kostsamt. Evans säger att det självläkande systemet är redo för kommersialisering och att företaget har partnerskap med stora beläggningsföretag.