Ультратонкие самовосстанавливающиеся полимеры создают новые устойчивые водостойкие покрытия

Исследователи нашли способ сделать ультратонкие поверхностные покрытия достаточно прочными, чтобы выдерживать царапины и вмятины. Новый материал, разработанный путем объединения тонкопленочных и самовосстанавливающихся технологий, имеет почти бесконечный список потенциальных применений, включая самоочищающиеся, противообледенительные, противотуманные, антибактериальные, противообрастающие и улучшенные теплообменные покрытия. , сказали исследователи.


Новое исследование показало, что способность к быстрому испарению специализированного полимера, содержащего сеть динамических связей в своей основе, помогает формировать водостойкое самовосстанавливающееся покрытие наноразмерной толщины. Исследование, проведенное профессором машиностроения и инженерии в Иллинойсе в Урбане-Шампейн, Ненадом Мильковичем и профессором материаловедения и инженерии Кристофером Эвансом, опубликовано в журнале. .

В этом исследовании группа Miljkovic в первую очередь сосредоточила внимание на повышении эффективности паровых электростанций, которые являются крупнейшими производителями электроэнергии в мире, за счет использования этих типов покрытий в их конденсаторах. «Покрытия, нанесенные на поверхности конденсаторов, делают их более водостойкими и эффективными при образовании капель воды, что оптимизирует теплопередачу», – сказал старший научный сотрудник Цзинчэн Ма, соавтор исследования.

По словам исследователей, при использовании на паровых электростанциях тонкие покрытия могут вызвать множество проблем с долговечностью. Покрытие может разрушиться в течение недель, а иногда и часов. Такой короткий срок службы делает практическое применение покрытий непрактичным, что было фундаментальной проблемой в области механики и материаловедения в течение примерно восьми десятилетий. Более толстые покрытия могут быть более долговечными, но они уменьшают теплопередачу и разрушают связанное с этим преимущество покрытия.

Предыдущие исследования показали, что большинство ультратонких покрытий образуют крошечные дырочки после отверждения на поверхности. По словам исследователей, пар проникает через эти дефекты, что приводит к постепенному отслаиванию покрытия, поэтому их целью было разработать водостойкую тонкую пленку без отверстий и повысить общую энергоэффективность паровых электростанций на несколько процентов.

«Самовосстанавливающиеся могут быть переработаны и переработаны сами по себе», – сказал Эванс. «Мы обнаружили, что можем успешно использовать заживление, обеспечиваемое динамическими связями, позволяя покрытиям самовосстанавливаться в ответ на царапины или предотвращать рост точечных отверстий».

Этот материал, называемый dyn-PDMS, можно легко нанести погружением на в наноразмерных слоях на различных поверхностях, таких как кремний, алюминий, медь или сталь.

«Одна из причин, по которой мы можем получить такие тонкие слои, заключается в том, что растворители, используемые в реакции, испаряются очень быстро, оставляя только полимер», – сказал Эванс. «Кроме того, после отверждения материал очень быстро восстанавливается от царапин – настолько быстро, что его трудно наблюдать в реальном времени. Мы не наблюдаем такого поведения в больших объемных образцах материала – только в тонкопленочных материалах. , и это вопрос, на который мы пытаемся ответить сейчас “.

Исследователи утверждают, что ультратонкие покрытия, разработанные в этом исследовании, предлагают решение для устойчивых водостойких материалов и поднимают открытые научные вопросы в области материаловедения и механики жидкости, которые остаются без ответа.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments