Mecanismo de autorreparación de material de revestimiento protector ecológico para vehículos que incluye red de polímero dinámico y tinte fototérmico. Crédito:Instituto de Investigación de Tecnología Química de Corea (KRICT)
Los investigadores han desarrollado un material de revestimiento protector transparente que puede autorrepararse en 30 minutos cuando se expone a la luz solar.
La excelente durabilidad de los recubrimientos automotrices es el tema más importante en la protección de la superficie de un vehículo. Además, los materiales de revestimiento protector deben ser incoloros y transparentes para que se pueda ver el color original del producto. Sin embargo, es difícil proporcionar una función de autorreparación mientras se satisfacen todas estas condiciones. Los materiales con movimiento molecular libre tienen una alta eficiencia de autorreparación, pero baja durabilidad, mientras que los materiales con alta dureza y excelente durabilidad tienen un rendimiento de autorreparación notablemente bajo.
El equipo de investigación del Dr. Jin Chul Kim, el Dr. Young il Park y el Dr. Ji-Eun Jeong del Instituto de Investigación de Tecnología Química de Corea (KRICT) ha desarrollado un material de recubrimiento transparente que satisface todas las condiciones anteriores y tiene un tiene un rendimiento similar al de los materiales de recubrimiento protector comerciales y puede autorrepararse solo con luz solar (en particular, luz infrarroja cercana a la luz solar, en el rango de longitud de onda de 1000 a 1100 nm).
Usando el material protector autorreparable desarrollado, los rasguños en la superficie pueden curarse en 30 minutos cuando se exponen a la luz solar. Para demostrar el rendimiento de autorreparación del material de recubrimiento desarrollado, el equipo de investigación recubrió un modelo de automóvil a escala de laboratorio utilizando una máquina de recubrimiento por pulverización. Cuando el modelo de automóvil estuvo expuesto a la luz del sol del mediodía durante aproximadamente 30 minutos, un rasguño desapareció por completo y se restauró la superficie del material de revestimiento.
Cuando la luz solar es absorbida por el material desarrollado, la temperatura de la superficie aumenta a medida que la energía luminosa se convierte en energía térmica. Posteriormente, el aumento de la temperatura de la superficie hace posible la autocuración de un rasguño en la superficie repitiendo la disociación y la recombinación de enlaces químicos en la estructura del polímero.
A la resina de recubrimiento comercial existente, el equipo de investigación agregó un enlace químico dinámico (estructura de urea impedida) que puede repetir la descomposición y recombinación de la estructura del polímero, y lo mezcló con un tinte fototérmico transparente para inducir activamente el enlace químico dinámico tras la exposición a la luz solar. .
Los estudios previos que utilizaron tintes fototérmicos se basaron principalmente en materiales inorgánicos que son difíciles de aplicar industrialmente ya que el material de recubrimiento debe ser transparente. Además, los materiales inorgánicos requieren una gran cantidad de energía luminosa para producir un efecto fototérmico.
Superficie autocurativa de un modelo de automóvil después de rayarse cuando se expone a la luz solar enfocada con una lupa (superior) o directamente a la luz solar (abajo). Crédito:Instituto de Investigación de Tecnología Química de Corea (KRICT)
El equipo de investigación utilizó tintes fototérmicos orgánicos transparentes que pueden absorber la luz del infrarrojo cercano. La luz del infrarrojo cercano es una fuente de energía de longitud de onda larga que representa menos del 10 % de la luz solar del mediodía y, por lo tanto, puede evitar el aumento excesivo de la temperatura de la superficie del vehículo. Además, los tintes fototérmicos orgánicos tienen varias ventajas para la comercialización:no afectan el color del producto debido a la incoloridad inherente, se mezclan fácilmente con las pinturas y son económicos.
En el futuro, el material de autorreparación desarrollado podría usarse como material de recubrimiento para aplicaciones de transporte, dispositivos electrónicos como teléfonos inteligentes y computadoras, y materiales de construcción. Además, se espera que contribuya a la consecución de la neutralidad en carbono al reducir el uso de disolventes orgánicos nocivos, que se generan en grandes cantidades al volver a pintar los vehículos.
Esta investigación se publicó como portada complementaria de la edición de mayo de 2022 de ACS Applied Polymer Materials .
El Dr. Jin Chul Kim de KRICT, director de investigación, dijo:"La tecnología desarrollada es una tecnología de plataforma que sintetiza materiales de recubrimiento autorreparables utilizando materiales poliméricos comerciales económicos y tintes fototérmicos. Se espera que sea ampliamente utilizado no solo en la industria automotriz barnices, sino también en diversas aplicaciones". Un elastómero metalosupramolecular de alto rendimiento y curación rápida basado en la coordinación piridina-Cu
