Beschadigde coating herstelt zichzelf

Beschadigde coating herstelt zichzelf

Nooit meer auto’s wassen en nooit meer een mobieltje met vieze vetvlekken op het scherm. Hoe? Met een blijvende coating die wetenschappers van de TU Eindhoven hebben gemaakt. Na beschadiging herstelt deze coating zichzelf.

Wie zou dat niet willen: een auto die zichzelf reinigt. Dat kan met een sterk waterafstotend deklaagje, oftewel eencoating. Regendruppels hechten zich niet aan de coating maar rollen gewoon van de auto af terwijl ze het vuil meenemen. Een regenbui, waar we in Nederland in ieder geval geen gebrek aan hebben, is dan voldoende voor een schone auto. Wat nog mooier zou zijn? Een blijvende coating, zodat je je auto er maar één keer mee hoeft in te spuiten.

Coatings die bijvoorbeeld waterafstotend of antibacterieel werken bestaan al even, maar tot nu toe ging de werking van zulke coatings snel verloren. Maar scheikundigeCatarina Esteves en haar collega’s van de Technische Universiteit Eindhoven ontdekte onlangs een coating die zichzelf weer opvult na een kleine beschadiging. Dat schreven zij deze week in het vakblad Advanced Materials.

Werking verloren

Coatings zijn opgebouwd uit een netwerk van polymeren. Op de buitenkant van dit oppervlak – dus niet de kant die vastgeplakt is op, zeg de auto, maar de kant die bloot staat aan de buitenlucht – zitten een soort kleine steeltjes met daarop een chemische groep. Het type chemische groep geeft de coating zijn speciale eigenschap, zoals waterafstotendheid. Maar de chemische groepen sneuvelen als de coating aangetast wordt door kleine beschadigingen en krasjes. Als dat gebeurt, dan gaat de werking van de coating verloren. En dat beperkt de mogelijkheden voor gebruik.

Esteves en haar team bedachten daar iets op. Hun idee was om de chemische groepen die bij beschadiging verloren gaan op te vullen met nieuwe chemische groepen die zich in het materiaal bevinden. Een coating moet dus een reservoir bevatten van de chemische groepen, zodat de functionaliteit bij beschadiging hersteld kan worden.

Om dat voor elkaar te krijgen maakten de onderzoekers eerst een oppervlak waarop de speciale steeltjes staan, met aan het uiteinde de functionele chemische groepen. Dit goedje mengden ze vervolgens door de coating, zodat de chemische groepen door de hele coating verspreid zaten. Werd het buitenste laagje van de coating beschadigd, dan richtten de steeltjes in de onderliggende laag van de coating zich vanzelf weer op. De chemische groepen staan namelijk liever in contact met de lucht, dan dat ze binnenin de coating blijven omdat dat energetisch gezien voordeliger is voor deze moleculen. Resultaat? Bij het beschadigen van de coating ontstaat een nieuw contact met de lucht waarop de chemische groepen naar de oppervlakte komen en het gaatje opvullen.

Schoon mobieltje

Met zulke coatings zijn niet alleen auto’s schoon te houden. Er zijn nog vele andere toepassingen te bedenken, zoals een mobieltje waarvan het scherm gevrijwaard blijft van vette vingerafdrukken. Ook vliegtuigen zouden ermee ingespoten kunnen worden. Voor vliegtuigen geldt hoe schoner het oppervlak, hoe minder wrijving van de lucht en dus minder energieverbruik. En schepen zouden baat kunnen hebben bij coatings waar algen geen grip op hebben zonder dat ze steeds overgespoten moeten worden.

De nieuwe technologie heeft wel een beperking. Alleen bij ondiepe krassen die niet volledig door de coating heen gaan kan het materiaal zich herstellen. Bij grotere beschadigingen die de hele coating doordringen werkt de techniek niet.

De nieuwe coating is daarom nu vooral geschikt om kleine beschadigingen zoals krassen op contactlenzen en zonnenpanelen te herstellen. In een interview met de NOSzei Esteves te verwachten dat de eerste coatings binnen zes jaar klaar zijn voor industriële productie.

Bron:

T. Dikic e.a. Self-replenishing surfacesAdvanced Materials. Online publicatie op 17 juni 2012.

Dit nieuwsbericht verscheen 19 juli 2012 op Kennislink

Reageer