Schematisk av mekanokromiska och självläkande härdplaster. Kredit:Korea Institute of Science and Technology (KIST)
Hudliknande polymerbeläggningar appliceras på ytorna på bilar, fartyg och byggnader för att skydda dem från den yttre miljön. Eftersom det är svårt att avgöra om de för närvarande använda beläggningarna redan är skadade eller inte, måste dessa icke-återanvändbara beläggningar regelbundet bytas ut, vilket leder till en stor mängd avfallsgenerering och höga kasseringskostnader.
Korea Institute of Science and Technology (KIST) meddelade att Dr. Tae Ann Kims team vid Soft Hybrid Materials Research Center har utvecklat en polymerbeläggning där det skadade området ändrar färg, vilket möjliggör omedelbar upptäckt och självläkning vid hög temperatur.
Befintliga studier på skaderapporterande och självläkande polymerbeläggningar involverar användningen av extremt små kapslar som innehåller funktionella medel. Dessa kapslar kan dock inte användas igen för efterföljande skadadetektering och självläkning om de går sönder. KIST-forskargruppen har utvecklat en härdplastpolymer som kan återställa sin ursprungliga kemiska struktur efter att ha störts av en extern stimulans, vilket gör att detta material kan självrapportera skada och självläka flera gånger.
I denna studie syntetiserades en mekanokrom molekyl, som ändrar färg när en yttre kraft appliceras på grund av en specifik bindningsklyvning, och en härdplastpolymer innehållande en molekyl som kan separeras och omformas av temperatur. När en kraft appliceras på en mekanokrom molekyl, bryts en viss bindning och ändras på så sätt till en form som kan uppvisa färg. Den skadade delen av den syntetiserade polymerbeläggningen ändrades till lila. När en temperatur på 100°C eller högre applicerades blev materialet bearbetbart och läktes fysiskt och blev färglöst. Forskargruppen använde simuleringar av molekylär dynamik för att förutsäga och bekräfta att endast vissa önskade kemiska bindningar klyvs selektivt när en mekanisk kraft appliceras för att ge en färgad struktur; funktionaliteten implementerades genom att syntetisera själva beläggningsmedlet.
Mekanokromiska och självläkande beläggningar på olika underlag. Kredit:Korea Institute of Science and Technology (KIST)
Den nya multifunktionella polymerbeläggningen som utvecklats häri kan användas i stor utsträckning inom bil-, marin-, försvars-, trä-, järnvägs-, motorvägs- och flygindustrin och kan väsentligt bidra till minskningen av industriavfall. Dessutom kan den användas som konstgjord hud för robotar, såsom humanoider, eftersom dess funktion liknar hudens och den inte kräver någon extern energikälla.
Dr. Tae Ann Kim från KIST sa:"Denna studie rapporterar en metod för samtidig förverkligande av skadadetektering och självläkande teknologi utan några externa medel som kapslar." Han tillade, "Men även om upprepad självläkning är möjlig kan den inte användas permanent. Därför pågår ytterligare forskning för att omvandla material som har nått sin livslängd till material som är ofarliga för miljön eller omvandla dem till ett åter- cyklisk form." + Utforska vidare
