Skaderrapporterende og selvhelbredende hudlignende polymerbelægninger

Hudlignende polymerbelægninger påføres overfladerne af biler, skibe og bygninger for at beskytte dem mod det ydre miljø. Da det er svært at afgøre, om de aktuelt anvendte belægninger allerede er beskadigede eller ej, skal disse ikke-genanvendelige belægninger udskiftes regelmæssigt, hvilket fører til en stor mængde affaldsgenerering og høje bortskaffelsesomkostninger.

Korea Institute of Science and Technology (KIST) meddelte, at Dr. Tae Ann Kims team ved Soft Hybrid Materials Research Center har udviklet en polymerbelægning, hvori det beskadigede område ændrer farve, hvilket muliggør øjeblikkelig detektion og selvhelbredelse ved høj temperatur.

Eksisterende undersøgelser af skadesrapporterende og selvhelbredende polymerbelægninger involverer brugen af ​​ekstremt små kapsler indeholdende funktionelle midler. Disse kapsler kan dog ikke bruges igen til efterfølgende skadedetektering og selvhelbredelse, hvis de er gået i stykker. KIST-forskerholdet har udviklet en termohærdende polymer, der kan genvinde sin oprindelige kemiske struktur efter at være blevet forstyrret af en ekstern stimulus, og derved tillader dette materiale selv at rapportere skader og selvhelbrede sig flere gange.

I denne undersøgelse blev der syntetiseret et mekanokromt molekyle, som ændrer farve, når en ekstern kraft påføres på grund af en specifik bindingsspaltning, og en termohærdende polymer indeholdende et molekyle, der kan adskilles og omdannes ved temperatur. Når en kraft påføres et mekanokromt molekyle, brydes en vis binding og ændres således til en form, der kan udvise farve. Den beskadigede del af den syntetiserede polymerbelægning ændrede sig til lilla. Når en temperatur på 100°C eller højere blev anvendt, blev materialet bearbejdeligt og blev fysisk helet og blev farveløst. Forskerholdet brugte simuleringer af molekylær dynamik til at forudsige og bekræfte, at kun visse ønskede kemiske bindinger spaltes selektivt, når en mekanisk kraft påføres for at give en farvet struktur; funktionaliteten blev implementeret ved at syntetisere det faktiske coatingmiddel.

Den nye multifunktionelle polymerbelægning, der er udviklet heri, kan i vid udstrækning anvendes i bil-, marine-, forsvars-, tømmer-, jernbane-, motorvejs- og rumfartsindustrien og kan bidrage væsentligt til reduktionen af ​​industrielt affald. Derudover kan den bruges som en kunstig hud til robotter, såsom humanoider, da dens funktionalitet ligner hudens og den ikke kræver en ekstern energikilde.

Dr. Tae Ann Kim fra KIST sagde:"Denne undersøgelse rapporterer en metode til samtidig realisering af skadedetektering og selvhelbredende teknologi uden nogen eksterne midler såsom kapsler." Han tilføjede:"Men selvom gentagen selvhelbredelse er mulig, kan den ikke bruges permanent. Derfor er der yderligere forskning i gang for at omdanne materialer, der har nået deres levetid til materialer, der er uskadelige for miljøet eller omdanne dem til en gen- cyklisk form." + Udforsk yderligere

Beskyttende belægningsmateriale heler sig selv på 30 minutter, når det udsættes for sollys