Mécanisme d'auto-guérison d'un matériau de revêtement protecteur écologique pour véhicules comprenant un réseau polymère dynamique et un colorant photothermique. Crédit :Institut coréen de recherche en technologie chimique (KRICT)
Les chercheurs ont mis au point un matériau de revêtement protecteur transparent qui peut s'auto-réparer en 30 minutes lorsqu'il est exposé au soleil.
L'excellente durabilité des revêtements automobiles est le problème le plus important dans la protection d'une surface de véhicule. De plus, les matériaux de revêtement protecteur doivent être incolores et transparents afin que la couleur d'origine du produit puisse être vue. Cependant, il est difficile d'assurer une fonction d'auto-guérison tout en satisfaisant à l'ensemble de ces conditions. Les matériaux à mouvement moléculaire libre ont une efficacité d'auto-réparation élevée, mais une faible durabilité, tandis que les matériaux à dureté élevée et à excellente durabilité ont des performances d'auto-réparation remarquablement médiocres.
L'équipe de recherche du Dr Jin Chul Kim, du Dr Young il Park et du Dr Ji-Eun Jeong de l'Institut coréen de recherche en technologie chimique (KRICT) a développé un matériau de revêtement transparent qui satisfait à toutes les conditions ci-dessus et a des propriétés similaires. performances à celles des matériaux de revêtement protecteurs commerciaux et peut être auto-réparé avec seulement la lumière du soleil (en particulier la lumière infrarouge proche de la lumière du soleil, dans la gamme de longueurs d'onde de 1 000 à 1 100 nm).
En utilisant le matériau de protection auto-cicatrisant développé, les rayures de surface peuvent guérir en 30 minutes lorsqu'elles sont exposées au soleil. Pour démontrer les performances d'auto-guérison du matériau de revêtement développé, l'équipe de recherche a enduit un modèle de voiture à l'échelle du laboratoire à l'aide d'une machine de revêtement par pulvérisation. Lorsque le modèle de voiture a été exposé à la lumière du soleil de midi pendant environ 30 minutes, une rayure a complètement disparu et la surface du matériau de revêtement a été restaurée.
Lorsque la lumière du soleil est absorbée par le matériau développé, la température de surface augmente à mesure que l'énergie lumineuse est convertie en énergie thermique. Par la suite, l'augmentation de la température de surface permet d'auto-réparer une rayure de surface en répétant la dissociation et la recombinaison des liaisons chimiques dans la structure polymère.
À la résine de revêtement commerciale existante, l'équipe de recherche a ajouté une liaison chimique dynamique (structure d'urée entravée) qui peut répéter la décomposition et la recombinaison de la structure polymère, et l'a mélangée avec un colorant photothermique transparent pour induire activement une liaison chimique dynamique lors de l'exposition au soleil. .
Les études précédentes utilisant des colorants photothermiques étaient principalement basées sur des matériaux inorganiques difficiles à appliquer industriellement car le matériau de revêtement doit être transparent. De plus, les matériaux inorganiques nécessitent une grande quantité d'énergie lumineuse pour produire un effet photothermique.
Surface auto-cicatrisée d'un modèle de voiture après grattage lorsqu'elle est exposée à la lumière solaire focalisée avec une loupe (en haut) ou directement à la lumière du soleil (en bas). Crédit :Institut coréen de recherche en technologie chimique (KRICT)
L'équipe de recherche a utilisé des colorants photothermiques organiques transparents capables d'absorber la lumière proche infrarouge. La lumière proche infrarouge est une source d'énergie à grande longueur d'onde qui représente moins de 10 % de la lumière du soleil à midi et peut ainsi contourner une augmentation excessive de la température de surface du véhicule. De plus, les colorants photothermiques organiques présentent plusieurs avantages pour la commercialisation :ils n'affectent pas la couleur du produit en raison de leur incolore inhérente, se mélangent facilement avec les peintures et sont peu coûteux.
À l'avenir, le matériau auto-cicatrisant développé pourrait être utilisé comme matériau de revêtement pour les applications de transport, les appareils électroniques tels que les smartphones et les ordinateurs, et les matériaux de construction. En outre, il devrait contribuer à la réalisation de la neutralité carbone en réduisant l'utilisation de solvants organiques nocifs, qui sont générés en grande quantité lors de la peinture des véhicules.
Cette recherche a été publiée en couverture supplémentaire du numéro de mai 2022 de ACS Applied Polymer Materials .
Le Dr Jin Chul Kim de KRICT, le directeur de recherche, a déclaré :« La technologie développée est une technologie de plate-forme qui synthétise des matériaux de revêtement auto-cicatrisants en utilisant à la fois des matériaux polymères commerciaux peu coûteux et des colorants photothermiques. On s'attend à ce qu'elle soit largement utilisée non seulement dans l'automobile. vernis mais aussi dans diverses applications." Un élastomère métallo-supramoléculaire à cicatrisation rapide et hautes performances basé sur la coordination pyridine-Cu
