動態(tài)聚合物網絡和光熱染料等材料的自愈機制

圖片來源：韓國化學技術研究院

　　顆粒在線訊：據發(fā)表在國際科技期刊《ACS應用聚合物材料》上的論文，韓國化學技術研究院（KRICT）研究團隊開發(fā)出一種透明涂層材料，涂抹后暴露在陽光下30分鐘可使汽車表面劃痕自我修復。

　　汽車涂層的優(yōu)良耐久性是汽車表面保護的首要問題。此外，防護涂層材料應為無色透明，這樣才能看到產品的原色。然而，很難在滿足所有這些條件的同時提供自我修復功能。具有自由運動分子的材料有著較高的自愈效率，但耐久性較差；而硬度高、耐久性好的材料自愈性能則較差。

　　新材料滿足了上述所有條件，具有與商業(yè)防護涂層材料相似的性能。表面劃痕暴露在陽光（尤其是太陽光中的近紅外光，波長范圍為1000—1100納米）下30分鐘即可自愈。

　　為了展示所開發(fā)的涂層材料的自愈性能，研究小組用新材料對實驗室的汽車模型進行了噴涂。當模型車暴露在正午陽光下約30分鐘時，劃痕完全消失，涂層材料表面恢復。

　　自愈現(xiàn)象的原理是，當太陽光被材料吸收時，表面溫度會隨著光能轉化為熱能而上升，材料聚合物結構中的化學鍵就會解離和重組，使表面劃痕自我修復成為可能。

　　研究團隊在現(xiàn)有商用涂料樹脂的基礎上，加入一種動態(tài)化學鍵（受阻脲結構），并將其與透明光熱染料混合，使其在陽光下可主動發(fā)生動態(tài)化學鍵合。

　　研究小組使用了能夠吸收近紅外光的透明有機光熱染料。近紅外光是一種長波長能源，在中午太陽光中比例不到10%，可以避免車輛表面溫度過度升高。此外，有機光熱染料在商業(yè)化方面還有幾個優(yōu)點：它們不會因為本身的顏色而影響產品的顏色，很容易與各種涂料混合，而且價格低廉。

　　新開發(fā)的自修復材料有望在未來用于交通領域、智能手機和電腦等電子設備，以及建筑涂層材料等。此外，研究人員估計，通過減少有害有機溶劑的使用，新材料還能為實現(xiàn)碳中和作出貢獻。