A) L'illustration du dépôt électrophorétique (EPD) de nano-latex contenant des sulfones montre des nanoparticules chargées négativement en suspension migrant vers l'électrode positive. B) L'anode recouverte de nanoparticules alignées (en haut :électrode, en bas :image SEM. Barre d'échelle, 2000 nm). C) Images d'exemple d'application et de la réflexion lumineuse par les nanoparticules incolores. Crédit :NITECH
Les chimistes des polymères de l'Institut de technologie de Nagoya au Japon ont inventé un procédé de revêtement simple pour colorer les métaux, conduisant à des performances plus élevées et à des économies d'énergie. Le procédé implique une modification chimique des polymères non ioniques et de la nanotechnologie.
Le dépôt électrophorétique est une méthode industrielle standard pour le matériau de revêtement et est particulièrement utilisé pour la prévention de la rouille. Méthodes actuelles, cependant, nécessitent un procédé complexe et coûteux avec trois étapes de revêtement, en ajoutant des coûts et du temps. Le professeur Akinori Takasu et son équipe rapportent de nouveaux polymères non ioniques pouvant être utilisés avec un dépôt électrophorétique, simplifiant le revêtement en une seule étape et réduisant considérablement les besoins énergétiques.
La clé de la découverte était l'ajout d'un groupe chimique spécifique à la molécule de polymère non ionique.
"Il a été accidentellement trouvé dans un projet de conception d'un nouveau matériau pour les implants dentaires. Lorsqu'un polymère non ionique avait un groupe sulfonyle, il s'est déplacé vers l'anode en électrophorèse, " explique Takasu.
Précédemment, l'équipe de recherche a montré que le revêtement résultant devient incroyablement épais lorsque la disposition électrophorétique est appliquée à basse tension. La combinaison d'un ensemble de résultats a permis d'éviter plusieurs processus de revêtement sur un métal pour la résistance à la rouille. Cependant, à des fins commerciales, il est important de rendre le manteau disponible dans n'importe quelle couleur désirée. Takasu et ses collègues ont donc examiné le comportement des propriétés de couleur des polymères non ioniques dans l'eau après application comme revêtement.
"Notre avancée a été d'inclure ce polymère non ionique dans des nanoparticules. Les nouvelles particules présentent une couleur structurelle comme les pierres d'opale, alias "couleur incolore". Le nombre d'onde de la particule doit être contrôlable en modifiant la taille des particules utilisées pour revêtir la surface, " il dit, qui détermine la couleur émise.
Alors que Takasu pourrait facilement faire réagir les polymères non ioniques avec le groupe sulfonyle, il a trouvé qu'il était difficile de contrôler la taille des particules. Dans cette recherche, lui et son équipe ont développé la technologie de contrôle de la taille et préparé les particules par copolymérisation en émulsion sans savon, qui a systématiquement donné comme exemple des nanoparticules de 300 nm. Ils ont ensuite oxydé les particules dans l'eau pour générer le groupe sulfonyle. Finalement, un dépôt électrophorétique a été appliqué pour revêtir l'acier. Les images au microscope électronique ont confirmé que les particules recouvraient uniformément l'acier selon un motif en nid d'abeille.
"Je pense que notre étude conduira à un nouveau type de peinture électrophorétique qui peut être appliqué à toutes les technologies de revêtement comme les voitures et les fibres, " a déclaré Takasu. Cette technique surmonte les problèmes tels que la décoloration et les dommages causés par les rayons UV en raison de la coloration structurelle, ayant ainsi une application plus large de la dispersion électrophorétique.
L'article "Nano-sphères non ioniques électrophorétiques (latex) pour la coloration structurelle" a été publié dans Polymère .
