Команда корейских учёных из KRICT (Корейского научно-исследовательского института химической технологии) разработала прозрачное защитное покрытие для автомобилей, способное восстанавливать целостность под солнечным светом за 30 минут.

Долговечность – важный фактор при разработке и выборе лакокрасочных покрытий для автомобилей. Защитные материалы должны быть не только крепкими, но также прозрачными и бесцветными, чтобы не искажать основной цвет деталей. Впрочем, трудно получить эффективное самовосстанавливающееся покрытие, которое соответствовало бы сразу обоим критериям. Вещества с трансформируемыми межмолекулярными связями демонстрируют высокую способность к восстановлению разрушенных связей после повреждения, но не отличаются долговечностью. В то же время крепкие и выносливые материалы с огромным трудом поддаются самовосстановлению.

Учёные из KRICT разработали прозрачное покрытие, которое не уступает по прочности коммерческим защитным покрытиям, но может «залечивать» царапины при помощи одного лишь солнечного цвета. Правильнее сказать, восстановление целостности материала происходит под воздействием ближнего инфракрасного излучения, которое составляет около 10% от всего спектра солнечных лучей. Действие покрытия исследователи продемонстрировали на миниатюрной модели автомобиля. Под лучами полуденного солнца царапины исчезли за 30 минут. К слову, процесс можно ускорить путём концентрации солнечных лучей при помощи лупы: этот простой трюк позволил восстановить покрытие всего за 30 секунд.

Принцип работы материала основывается на фототермальной реакции. Солнечные лучи разогревают верхний слой покрытия, запуская процесс диссоциации и рекомбинации межмолекулярных связей в полимерной структуре. За основу защитного материала учёные взяли стандартный коммерчески доступный полимер (акриловый полиол / многоатомный спирт). Его модифицировали путём блокирования карбамидных связей. Таким образом полимер обрёл динамические химические связи, которые могут многократно разрываться и восстанавливаться. Изменённый акриловый полиол смешали с прозрачной фототермальной краской, благодаря чему покрытие может «залечивать» царапины под прямыми солнечными лучами и остаётся прозрачным.

Стоит отметить, что учёные и ранее экспериментировали с фототермальными красками для создания самовосстанавливающихся покрытий. Однако подобные исследования зачастую были направлены на неорганические материалы, которые были недостаточно прозрачными и проблемными в нанесении в промышленных масштабах. Кроме того, неорганическое покрытие, как правило, нуждается в бо́льшем объёме световой энергии для запуска фототермальной реакции, потому восстановление его целостности было невозможным без концентрированных источников ультрафиолетового излучения или тепловых пистолетов. Некоторые неорганические защитные материалы могут работать и от солнечного света, но в их случае процесс «заживления» царапин занимает гораздо больше времени. Эти проблемы отчасти решаются материалами с интегрированными капсулами: при повреждении они выпускают полимер, который заполняет царапины. Слабой стороной такого вещества является разовый эффект – оно не поможет скрыть новые царапины в том же месте. Органическое защитное покрытие на базе многоатомного спирта лишено всех этих недостатков.

По задумке корейских учёных, возможности применения разработанного ими материала не ограничиваются автоиндустрией. В частности, это покрытие можно будет использовать на различных объектах, подверженных незначительным повреждениям в процессе повседневной эксплуатации – телефонах, бытовой технике, элементах интерьера и т. п.