Polymerkemister vid Nagoya Institute of Technology i Japan uppfann en enkel beläggningsprocess för att färga metaller, vilket leder till högre prestanda och energibesparingar. Metoden innebär en kemisk modifiering av icke-joniska polymerer och nanoteknik.

Elektroforetisk deponering är en industriell standardmetod för beläggning av material och används speciellt för att förhindra rost. Nuvarande metoder, dock, kräver en komplex och dyr process med tre beläggningssteg, lägga till kostnad och tid. Professor Akinori Takasu och hans team rapporterar nya icke-joniska polymerer som kan användas med elektroforetisk avsättning, förenkla beläggningen till bara ett steg och avsevärt minska energibehovet.

Nyckeln till upptäckten var tillägget av en specifik kemisk grupp till den icke-joniska polymermolekylen.

"Det hittades av misstag i ett projekt som designade ett nytt material för tandimplantat. När en nonjonisk polymer hade en sulfonylgrupp, den rörde sig mot anoden i elektrofores, " förklarar Takasu.

Tidigare, forskargruppen visade att den resulterande beläggningen blir otroligt tjock när den elektroforetiska dispositionen appliceras vid låga spänningar. Kombinationen av en uppsättning fynd gjorde det möjligt att hoppa över flera beläggningsprocesser på en metall för rostbeständighet. Dock, för kommersiella ändamål, det är viktigt att göra pälsen tillgänglig i valfri färg. Takasu och hans kollegor tittade därför på hur färgegenskaperna hos nonjoniska polymerer uppförde sig i vatten efter applicering som beläggning.

"Vårt genombrott var att inkludera denna icke-joniska polymer i nanopartiklar. De nya partiklarna har strukturell färg som opalstenar, aka 'färglös färg'. Partikelns vågnummer bör kunna kontrolleras genom att ändra storleken på partiklarna som används för att belägga ytan, " han säger, som avgör vilken färg som avges.

Medan Takasu lätt kan få de nonjoniska polymererna att reagera med sulfonylgruppen, han fann att det var svårt att kontrollera storleken på partiklarna. I denna forskning, han och hans team utvecklade storlekskontrolltekniken och preparerade partiklarna genom tvålfri emulsionssampolymerisation, som konsekvent gav nanopartiklar 300 nm i storlek som ett exempel. De oxiderade sedan partiklarna i vatten för att generera sulfonylgruppen. Till sist, elektroforetisk avsättning applicerades på beläggningsstål. Elektronmikroskopiska bilder bekräftade att partiklarna likformigt täckte stålet i ett bikakemönster.

"Jag förväntar mig att vår studie kommer att leda till en ny typ av elektroforetisk målning som kan appliceras på alla beläggningstekniker som bilar och fibrer, "Sade Takasu. Denna teknik övervinner problem som färgblekning och skador från UV -strålning på grund av strukturell färgning, har således bredare tillämpning av elektroforetisk dispersion.

Artikeln "Electrophoretic non-ionic nano-spheres (latexes) for structural coloring" publicerades i Polymer .