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Primi rivestimenti autorigeneranti
Quando il sottoscocca di un'auto o lo scafo di una nave inizia a corrodersi, di solito finisce per essere distrutto. I nuovi rivestimenti protettivi sviluppati presso l'Università dell'Illinois guariscono dai propri graffi senza alcun intervento esterno, proteggendo il metallo sottostante. Gli elementi autoriparanti, racchiusi in microcapsule che si aprono a strappo quando il rivestimento viene graffiato, sono compatibili con un'ampia gamma di vernici e rivestimenti protettivi. I rivestimenti, commercializzati da Materiali autonomi di Champaign, IL, potrebbe essere sul mercato in appena quattro mesi.
Guarisci te stesso: Acciaio verniciato con un rivestimento convenzionale (a sinistra) arrugginisce dove si graffia dopo l'immersione in acqua salata. A destra, l'acciaio graffiato protetto da un nuovo rivestimento autorigenerante non mostra corrosione. Le immagini inserite da un microscopio elettronico a scansione mostrano che il rivestimento autorigenerante ha riempito il graffio con un mastice protettivo.
I materiali, descritti online questa settimana sulla rivista Materiale avanzato , sono stati sviluppati da Paul Braun e Scott White , entrambi professori del Beckman Institute dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign. Il sistema autorigenerante è costituito da due tipi di microcapsule: una riempita con blocchi polimerici, l'altra con un catalizzatore. Poiché le capsule, realizzate in poliuretano, mantengono isolate le sostanze chimiche reattive all'interno, possono essere miscelate in un'ampia gamma di rivestimenti. Quando i rivestimenti vengono graffiati, le microcapsule vengono strappate e il loro contenuto scorre nella fessura e forma il silossano, un polimero che Braun paragona al mastice del bagno. A differenza di altri sistemi autorigeneranti, i rivestimenti Illinois non richiedono temperature elevate o umidità per ripararsi.
I ricercatori dell'Illinois hanno graffiato lastre di acciaio, alcune rivestite con il materiale e altre con un rivestimento convenzionale, quindi le hanno immerse in acqua salata per cinque giorni. Il metallo coperto dal nuovo rivestimento era protetto dalla ruggine, mentre i graffi nel rivestimento convenzionale consentivano una significativa formazione di ruggine. Fanno un caso molto convincente che il sistema funziona come pubblicizzato, dice Christopher Bielawski , un assistente professore di scienza e ingegneria dei materiali presso l'Università del Texas ad Austin.
Bielawski sottolinea gli aspetti pratici dei rivestimenti dell'Illinois, che sono costituiti da prodotti chimici economici e facilmente reperibili. E Braun afferma che i nuovi additivi potrebbero essere utilizzati in un'ampia gamma di applicazioni in rivestimenti polimerizzati fino a temperature di circa 150 °C. Il gruppo ha dimostrato il sistema autorigenerante in vari rivestimenti, inclusa una vernice per navi militari commerciali.
La maggior parte dei lavori sui materiali autoriparanti, compresi quelli sviluppati dal gruppo dell'Illinois, ha avuto lo scopo di incorporarli in varie strutture, restituendo proprietà meccaniche alle pareti in modo che non si sbriciolano o alle ali degli aeroplani in modo che non si rompano. La chiave della tecnologia di rivestimento, afferma Braun, è stata l'incapsulamento del catalizzatore. Se non protetto, il catalizzatore potrebbe degradare il rivestimento stesso; l'incapsulamento rende il sistema compatibile con un'ampia gamma di vernici e rivestimenti.
Queste vernici non saranno adatte a luoghi in cui l'estetica è importante, come la parte superiore di un'auto, afferma Braun. Le capsule hanno un diametro compreso tra 10 e 100 micrometri, quindi i rivestimenti più sottili che le incorporano sarebbero ruvidi al tatto. Larry Evans, CEO di Autonomic Materials, afferma che i primi mercati di destinazione includono industrie in cui le prestazioni sono fondamentali, come navi, piattaforme petrolifere e oleodotti, in cui i metalli sono esposti ad ambienti difficili e portare i sistemi offline per frequenti ridipinture è costoso. Evans afferma che il sistema autorigenerante è pronto per la commercializzazione e che l'azienda ha partnership con importanti aziende di rivestimento.