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“SmartCoatings”-智能涂料功能漸多
2006-10-8       中國聚合物網
        術語“智能涂料”是最近很多被使用的技術流行詞匯中的一個,這些詞語有些被濫用――意指你需要什么就意味著什么。如果宣布你的研究項目中包括智能涂料或納米涂料(最好是兩者都包括),你獲得政府的基金、媒體的關注、工資提升的機會都將會增多,并且不需要額外的花費。

   這種詞匯被誤用的極端例子發生在最近的有關納米涂料技術的市場報告中,這包括將普通碳黑顏料作為納米材料――因為它們的粒徑尺寸與納米技術術語所描述的完全吻合,但它們卻屬堅硬的刀削技術。這種太文字性的定義結果,導致了對市場規模和發展速率的評估與其它研究人員所提供的存在差異。

   有關“智能”涂料的論文研究和進行的研討會都讓人想起涂料領域里偶然相類似的東西,所謂的“智能”涂料被稱作為“高性能涂料”會更好。

    在一篇技術評論中,我已經對智能涂料以公開爭論的方式做出了定義,它們至少要考慮以下術語的詞意:智能涂料是一種能對周圍環境變化進行探測、以功能性的和可以預報的方式積極地做出反應的涂料。

   我們為什么需要智能涂料?

   智能涂料有許多種情形,與其它涂料和非涂料技術相比,它們不是更簡單地做好一件事情――它們達到的最終結果是以其它任何方式所不能完成的。對下面問題答案的列表是無止境的:但這些是目前主要依靠智能涂料做的事情。

   用簡潔的不動部件的裝置代替機械傳感器;
   延長涂料使用壽命;
   當涂料的使用期限已到,使得涂料更容易清除;
   應付變化莫測的意外情況;
   對溫度、光等有規律的變化做出反應;

  下表中給出了一些例子,盡管不是很完整:

   外部監視器(傳感器等)
   對光反應涂料(太陽鏡,UV監視帶)
   熱敏安全指示器
   空氣壓力探測釋放殺菌涂料
   熱敏記錄
   對光反應變色涂料
   熱敏監控
   熱史記錄( 監測,對涂料周圍變化作出反應 ) 腐蝕探測
   自身(防腐蝕,保護,完整的外觀)
   活躍的表面 膨脹 消防
   各種偽造體系的光觸媒反應涂料
   有限的粘接
   可再充電的生物殺菌涂料
   不易沾水的自清潔涂料
   智能涂料能做其它涂料不能做的事,它們將來的發展會怎么樣呢?這里有一種推測,我們非常明白,對未來預報成功的預測所形成的發展趨勢比一個準確的預報更為重要。

   自我證明

  隨著安全全息圖和變色油墨可以被偽造的增多,現在主要關注致力于黑水的使用,據稱要復制幾乎是不可能的。DNA技術是taggants形態之一,盡管很多機構在關心它的常規用途。DNA技術和包括量子在內的各種納米粒子在噴墨中應用。

    英國的國家物理實驗所正在研究DNA材料的使用,它有更先進的應用――為微型機電系統(MEMS)的裝配提供“智能膠水”。目的是使用個別具有代碼組份的DNA通過人工或精巧的機器人系統取代這些個別裝配微型裝置。如果將它們大量的隨便混合在一起,它們會各自找到自己的搭配并粘合在一起,這些配對會有相同的DNA通訊碼。這樣,成千上萬的微型機電系統有望同時生產。

   智能涂料更多地用于“電子壁紙”。類似的技術用于屏幕顯示器,可應用到整個墻面。確實,濕涂料被應用到微光發射裝置,或是可以用于控制光的吸收。

   已經出現的“電子紙”顯示器,需要不連續的源電流,以便維持上次從光亮到黑暗中的狀態的改變。這些電子顯示器通過電子系統控制可以改變作用力矩。當讀者要‘翻頁’時,這種速度減慢的變化被接收,來自圖象的激光掃描將消除以前不得不處理上百萬像素的電極控制系統的復雜性。

   這種技術能夠將一個普通的大廳進行改變,從超現代化到老式會堂,從森林到群星的各種圖案可以滿足不同的顧客,具有相當大的經濟價值;可以在旅行代理店的整個墻面上顯示讓人心動的季節性的風景,但它有別于“Star Trek's Holodeck”技術,并且非常有趣。

   這些效果仍然顯得很自然,所有必要的工藝技術現在都有,盡管將它們以正確的方式組合在一起要求在化學方面還要有一些更有趣的發展。與此類似,用于交通的變色涂料,可以通過開關的輕輕彈開或閉合來達到目的。

    尋找問題的答案

  展望未來,我們發現將有更多的智能涂料會被開發出來,盡管它將如何被使用還不夠清楚。通過粘接聚合物鏈形成“聚合物刷子”的許多研究已經完成,表面上“聚合物鏈”的擁擠對它形成一個作用力產生類似毛刷的結構。

   將不同類型的聚合物組合在一起,通過改變其PH值,溫度或其它條件,用這種結構來改變它們的性能。已知的這種例子包括疏水表面化學組份的改變和粘接性能的改變。

   這種變化的本質是:多數變化是可逆的。所以,原則上講聚合物刷子可以根據需要用于催化劑,吸收和釋放出污染物。疏水表面可以被改變,以便于印刷。

   最外層可以被裁剪,對許多不同涂料體系提供交聯,還有就是在涂料里以埋入材料的方式,當受到損壞時會自動愈合或產生新的視覺效應。


  不可預期的未來

  上面所討論的一些觀點可能永遠也不會應用到商業中,其他還未想到的可能很快也會在大學中進行研究。智能涂料中會有哪些很重要的發展我們還無法預計,但是一些觀念在延長產品壽命和節約金錢方面已經得到很多次驗證。即使當所有的夸張和誤傳等騙局被略去,智能涂料提供的技術能力還是沒有別的東西可以達到的,它們將會使得我們的生活更安全和更加豐富多彩。

(責任編輯:一青)
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