วัสดุเคลือบป้องกันแบบโปร่งใสที่สามารถรักษาตัวเองได้ภายใน 30 นาทีเมื่อสัมผัสกับแสงแดดได้รับการพัฒนา
ความทนทานที่ยอดเยี่ยมของสารเคลือบรถยนต์เป็นปัญหาที่สำคัญที่สุดในการปกป้องพื้นผิวรถ นอกจากนี้ วัสดุเคลือบป้องกันควรไม่มีสีและโปร่งใส เพื่อให้มองเห็นสีดั้งเดิมของผลิตภัณฑ์ อย่างไรก็ตาม เป็นการยากที่จะจัดให้มีฟังก์ชั่นการรักษาตัวเองในขณะที่ปฏิบัติตามเงื่อนไขเหล่านี้ทั้งหมด วัสดุที่มีการเคลื่อนที่ของโมเลกุลอิสระมีประสิทธิภาพในการรักษาตัวเองสูง แต่มีความทนทานต่ำ ในขณะที่วัสดุที่มีความแข็งสูงและความทนทานเป็นเลิศจะมีประสิทธิภาพการรักษาตัวเองต่ำอย่างน่าทึ่ง
ทีมวิจัยของ Dr. Jin Chul Kim, Dr. Young il Park และ Dr. Ji-Eun Jeong จาก สถาบันวิจัยเทคโนโลยีเคมีแห่งเกาหลี (KRCT) ได้พัฒนาวัสดุเคลือบโปร่งใสที่ตรงตามเงื่อนไขข้างต้นทั้งหมดและมีคุณสมบัติใกล้เคียงกัน ประสิทธิภาพเทียบเท่าวัสดุเคลือบป้องกันเชิงพาณิชย์ และสามารถรักษาตัวเองได้ด้วยแสงแดดเท่านั้น (โดยเฉพาะใกล้แสงอินฟราเรดในแสงแดด ในช่วงความยาวคลื่น 1,000 ถึง 1,100 นาโนเมตร)
การใช้วัสดุป้องกันที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้ รอยขีดข่วนบนพื้นผิวสามารถหายได้ภายใน 30 นาทีเมื่อโดนแสงแดด เพื่อแสดงประสิทธิภาพการรักษาตัวเองของวัสดุเคลือบที่พัฒนาแล้ว ทีมวิจัยได้เคลือบรถจำลองขนาดห้องปฏิบัติการโดยใช้เครื่องพ่นเคลือบ เมื่อรถรุ่นโดนแสงแดดตอนเที่ยงประมาณ 30 นาที รอยขีดข่วนหายไปอย่างสมบูรณ์และพื้นผิวของวัสดุเคลือบก็กลับคืนมา
หลักการของปรากฏการณ์การรักษาตัวเอง: เมื่อแสงแดดถูกดูดซับโดยวัสดุที่พัฒนาแล้ว อุณหภูมิพื้นผิวจะเพิ่มขึ้นเมื่อพลังงานแสงถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อน ต่อจากนั้น อุณหภูมิพื้นผิวที่เพิ่มขึ้นทำให้สามารถรักษารอยขีดข่วนบนพื้นผิวได้ด้วยตนเอง โดยการทำซ้ำการแยกตัวและการรวมตัวของพันธะเคมีในโครงสร้างพอลิเมอร์
สำหรับเรซินเคลือบเชิงพาณิชย์ที่มีอยู่ ทีมวิจัยได้เพิ่มพันธะเคมีแบบไดนามิก (โครงสร้างยูเรียที่ขัดขวาง) ซึ่งสามารถทำซ้ำการสลายตัวและการรวมตัวของโครงสร้างพอลิเมอร์ และผสมกับสีย้อมด้วยความร้อนด้วยแสงโปร่งใสเพื่อให้พันธะเคมีแบบไดนามิกสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อสัมผัส สู่แสงแดด
แม้ว่าจะมีการศึกษาฟังก์ชันการรักษาตัวเองโดยใช้สีย้อมด้วยความร้อนจากแสงแล้ว แต่การศึกษาก่อนหน้านี้ส่วนใหญ่ใช้วัสดุอนินทรีย์ที่ยากต่อการใช้ในอุตสาหกรรม เนื่องจากวัสดุเคลือบควรมีความโปร่งใส นอกจากนี้ วัสดุอนินทรีย์ยังต้องการพลังงานแสงจำนวนมากเพื่อสร้างเอฟเฟกต์ความร้อนจากแสง
ทีมวิจัยใช้สีย้อมด้วยแสงอินทรีย์แบบโปร่งใสที่สามารถดูดซับแสงอินฟราเรดใกล้ได้ แสงใกล้อินฟราเรดเป็นแหล่งพลังงานความยาวคลื่นยาวซึ่งมีสัดส่วนน้อยกว่า 10% ของแสงแดดในตอนกลางวัน ดังนั้นจึงสามารถหลีกเลี่ยงการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิพื้นผิวรถได้มากเกินไป นอกจากนี้ สีย้อมด้วยความร้อนจากแสงอินทรีย์ยังมีข้อดีหลายประการสำหรับการจำหน่าย: ไม่ส่งผลต่อสีของผลิตภัณฑ์เนื่องจากไม่มีสีโดยธรรมชาติ ผสมกับสีต่างๆ ได้ง่าย และมีราคาไม่แพง
วัสดุรักษาตัวเองที่พัฒนาขึ้นนี้คาดว่าจะใช้เป็นวัสดุเคลือบสำหรับการใช้งานด้านการขนส่ง อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น สมาร์ทโฟนและคอมพิวเตอร์ และวัสดุก่อสร้างในอนาคต นอกจากนี้ คาดว่าจะมีส่วนทำให้เกิดความเป็นกลางของคาร์บอนโดยการลดการใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ที่เป็นอันตราย ซึ่งสร้างขึ้นในปริมาณมากเมื่อทำการทาสียานพาหนะใหม่
งานวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์เป็นปกเสริมของ ACS Applied Polymer Materials ฉบับเดือนพฤษภาคม 2565 ซึ่งเป็นวารสารทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีระดับนานาชาติ
Dr. Jin Chul Kim จาก KRCT ผู้อำนวยการฝ่ายวิจัยกล่าวว่า “เทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นนี้เป็นเทคโนโลยีแพลตฟอร์มที่สังเคราะห์วัสดุเคลือบที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้โดยใช้ทั้งวัสดุพอลิเมอร์เชิงพาณิชย์ราคาไม่แพงและสีย้อมด้วยแสง คาดว่าจะใช้กันอย่างแพร่หลายไม่เฉพาะในการเคลือบสีรถยนต์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการใช้งานที่หลากหลายอีกด้วย”
