رنگ‌های خودتعمیر‌کننده و پوشش‌های هوشمند

یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه وارویک (Warwick) به روش جالبی برای پوشاندن ذرات کوچک
پلیمری با لایه‌ای از نانوذرات مبتنی بر سیلیکا دست یافته‌اند.

حاصل این کار، ماده‌ای است که می‌توان از آن برای ساخت مواد با کارکرد بالا مثل رنگ‌های
خودتعمیر‌کننده یا بسته‌بندی‌های هوشمند استفاده کرد. این مواد را می‌توان به‌گونه‌ای
تنظیم کرد که مقادیر دقیقی از آب، هوا یا هردو را در یک جهت خاص از خود عبور دهند.

در این تحقیق، یک فرایند پلیمریزاسیون امولسیون بی‌نیاز از مواد صابونی به دست آمده
است. در این فرایند، ذرات پلیمر به صورت کلوئید درون آب پخش می‌شود و سپس در یک
مرحله‌ی ساده، نانوذرات اکسید سیلیکون (با اندازه‌ی حدود ۲۵ نانومتر) به این مخلوط
اضافه می‌شود و این ذرات، همانند یک لایه‌ی خمیر ذرات پلیمر را می‌پوشاند.

این فرایند یک لاتکس پلیمری است که می‌توان از آ« برای تولید رنگ‌های ضد خش که خود
را تعمیر می‌کنند استفاده کرد. همچنین می‌توان از آن برای دستیابی به بسته‌بندی‌های
خاصی که اجازه‌ی عبور به مولکول‌های آب و هوا را در جهت خاصی می‌دهند استفاده نمود.

محصول مرحله‌ی قبل، در یک مرحله‌ی ساده‌ی دیگر در معرض ماده‌ی پلیمری دوّمی قرار
می‌گیرد و یک لایه‌ی پلیمری بر روی لایه‌ی نانوذرات سیلیکا نشانده می‌شود. در تصویر
نیز محصول این فرایند که با میکروسکوپ TEM گرفته شده است به صورت ذرات کلوئیدی چند
لایه دیده می‌شود.

اهمیت این روش نه فقط به خاط کاربرد گسترده‌ی محصولات آن، بلکه به دلیل سادگی و
ارزانی آن است. زیرا نه تنها زمان فرایند بسیار کوتاه است بلکه تک مرحله‌ای بودن آن
موجب می‌شود بتوان به تولید انبوه در مقیاس بالا رسید.

محققان دانشگاه واوریک نشان دادند که میزان نانوماده‌ی تولیدی با این روش می‌تواند
تا بیش از ۴۵ درصد حجم محلول آبی باشد؛ درحالی که این رقم برای روش‌های چند
مرحله‌ای قبلی بین یک تا ده درصد بود.

مقاله‌ی حاصل از این تحقیق با عنوان Multilayered Nanocomposite Polymer Colloids
Using Emulsion Polymerization Stabilized by Solid Particles در مجله‌ی American
Chemical Society منتشر شده است.