Forskning viser potentiale til at forbedre maling, belægninger

Ny forskning fra Binghamton University, State University of New York kan føre til mere miljøvenlige malinger og belægninger.

I romersk mytologi, guden Janus havde to ansigter, så han kunne se klart ind i både fortid og fremtid.

Janus partikler har en lignende dobbelt natur, fordi de er konstrueret til at have to overflader hver med forskellige fysiske egenskaber. En kombination for en Janus-partikel er at have den ene side hydrofil (tiltrukket af vand) og den anden hydrofob (vandafvisende).

Indtil for nylig, Janus-partikler kunne ikke produceres i store mængder, og deres kommercielle anvendelser var uklare. En Binghamton medforfatter undersøgelse, ledet af forskere ved Iowa State University, viser, at nanopartiklerne kan være nøglen til mere miljøvenlige malinger og belægninger.

Xin Yong – en assisterende professor ved Institut for Mekanisk Teknik ved Binghamton Universitys Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science – gik sammen med Iowa State's Shan Jiang (en assisterende professor ved universitetets Institut for Materialevidenskab og Engineering) og Chunhui Xiang (en adjunkt i dets afdeling for beklædning, Events and Hospitality Management) for en undersøgelse offentliggjort som forsidehistorie i august-udgaven af ​​tidsskriftet Materialer Horisonter .

"Tidligere undersøgelser er stærkt fokuseret på strukturer dannet af disse partikler i meget lille skala, fordi de har unikke overfladeegenskaber, " sagde Yong. "I denne undersøgelse, vi forsøger at bruge disse partikler til at forbedre ydeevnen af ​​maling og belægning, som ingen nogensinde har tænkt over."

Tænk et øjeblik på at male en væg i dit hus eller din lejlighed. For at gøre det ordentligt, der er et par generelle metoder. Du kan lave et primerlag og derefter et malingslag, hvilket kan tage dobbelt så lang tid. Du kan blande maling med opløsningsmidler, men opløsningsmidler er en sundhedsrisiko, og dampe kan være et problem i dårligt ventilerede rum. Eller du kan bruge vandbaseret maling som latex eller akryl latex, men mange af dem indeholder stadig opløsningsmidler og er måske ikke så holdbare.

Producenter af elektronik, møbler og adskillige andre produkter står over for de samme muligheder for de produkter, de fremstiller, og de skal vælge, hvad der giver mening for hver enkelt vare, der laves.

For papiret "Selv-stratificering af amfifile partikler ved belægningsoverflader, "Forskerholdet blandede hydrofile/hydrofobe Janus-partikler med kommerciel maling, derefter malede overflader for at se, hvordan partiklerne ville reagere.

Resultatet:Den hydrofile side orienterede sig mod overfladen og hjalp belægningerne med at klæbe bedre, mens den hydrofobe side vendte mod overfladen og gjorde den vandafvisende. Forskerne fandt også ud af, at partiklerne diffunderede og arrangerede sig selv i selv-stratificerende lag hurtigere og på måder, der ikke helt fulgte deres hypoteser.

"I øjeblikket kan ingen teori bruges til at forklare Janus-partiklernes selvstratificeringsadfærd, " sagde Jiang. "Men, flere undersøgelser er berettiget til at undersøge den detaljerede mekanisme [af partiklerne]. Jeg håber ved fuldt ud at forstå principperne i Janus partikel selv-stratificering, vi vil være i stand til at designe næste generations 'smarte' belægningsmaterialer, der er mere miljøvenlige med bedre egenskaber."

Holdet mener, at Janus-partikler kan vise sig at være gavnlige i mange andre applikationer, herunder kosmetik, 3-D-print og lægemiddelformuleringer.