從智能涂料的研發(fā)來(lái)看,實(shí)現(xiàn)涂料性能的智能化可以通過(guò)三個(gè)基礎(chǔ)的步驟。首先是選擇添加劑,適合的添加劑需要具有獨(dú)特性能表現(xiàn),足以滿足配方中對(duì)“智能化”性能的要求;其次是對(duì)涂料樹(shù)脂基料、顏料以及原料的選擇,此類材料從單個(gè)性能上無(wú)法滿足涂料的基本性能,但通過(guò)配方搭配可以滿足涂料的基礎(chǔ)性能,包括各種力學(xué)性能和抗性等;再次是實(shí)現(xiàn)涂料涂層對(duì)外面環(huán)境的性能反饋。據(jù)統(tǒng)計(jì),未來(lái)智能涂料將會(huì)占據(jù)80%的涂料品牌市場(chǎng),由此可見(jiàn)智能涂料將會(huì)成為行業(yè)的新寵。
傳統(tǒng)意義上的涂料一般是指只具有保護(hù)和裝飾性能的涂層材料,通常這些性能是單向的,也就是說(shuō)這種性能不能隨周邊環(huán)境的改變而做出響應(yīng),而“智能”則恰恰反之,智能涂料可以對(duì)外部環(huán)境的變化以可控的方式進(jìn)行相應(yīng)的反饋,產(chǎn)生自適應(yīng)的特殊性能,使涂層繼續(xù)保持有效。
目前主流的智能涂料主要有幾大類型,一類是環(huán)境反饋型,包括傳感涂料、熱敏和壓敏涂料等;一類是納米應(yīng)用型,包括自愈合涂料、光學(xué)涂料、超導(dǎo)涂料等;一類是生物活性型,包括抗菌涂料、生物基涂料、光引發(fā)和生物引發(fā)涂料等;另有一類是具創(chuàng)新性的涂料材料,包括超級(jí)疏水涂料、自潤(rùn)滑涂料和自我犧牲涂料等。
英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)所研發(fā)的監(jiān)測(cè)橋梁等金屬結(jié)構(gòu)疲勞情況的傳導(dǎo)型智能涂料,就在配方設(shè)計(jì)中加入了細(xì)微壓電材料晶體,當(dāng)這種晶體受到拉伸和擠壓時(shí),可產(chǎn)生與所受外力成比例的電信號(hào),人們通過(guò)分析這些電信號(hào),可以了解建材的疲勞程度。
在使用中,工作人員只要在金屬結(jié)構(gòu)表面涂覆該種涂料,再外涂一層導(dǎo)電涂層,當(dāng)施加電壓時(shí),涂料中的晶體與構(gòu)件表面形成正確的角度,金屬構(gòu)件無(wú)論從什么方向受力時(shí),涂料都可產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào),受力越大,產(chǎn)生的電信號(hào)越強(qiáng)。
在2010年的美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)上,科學(xué)家宣布成功研制出一種可以“感知”溫度的智能涂料。將該材料涂抹在屋頂上,不僅可以在炎熱的夏季反射太陽(yáng)光,降低高昂的電費(fèi),而且當(dāng)冷空氣襲來(lái),還能轉(zhuǎn)變角色,把太陽(yáng)能運(yùn)輸?shù)轿堇?,保持室?nèi)溫度。
在涂料制作過(guò)程中,廢棄食用油首先被液化為一種液態(tài)聚合物,與未經(jīng)加工過(guò)的食用油不同,該聚合物不會(huì)散發(fā)出任何味道。在溫暖天氣中,涂上智能涂料的瀝青屋頂溫度可以下降50%至80%;而在寒冷天氣中,高溫可提高80%。
涂料的發(fā)展與材料學(xué),尤其是高分子材料的科學(xué)發(fā)展緊密相關(guān)。近年來(lái)興起的納米材料技術(shù)更加速了智能涂料的快速前進(jìn)。除此之外,提倡環(huán)境友好的環(huán)保要求,也很大程度地推動(dòng)了智能涂料在水性、無(wú)溶劑、高固、能量固化、粉末涂料等領(lǐng)域的突破。
盡管未來(lái)涂料的發(fā)展領(lǐng)域不能被絕對(duì)準(zhǔn)確地預(yù)測(cè),但清楚的是,隨著智能技術(shù)的不斷出現(xiàn)和微觀技術(shù)的發(fā)展,涂料產(chǎn)品的差異化,對(duì)社會(huì)的影響,將在未來(lái)幾十年里出現(xiàn)戲劇性的變化,它將幫助我們涂畫(huà)更美的未來(lái)。
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