Mohou se nátěry díky nanotechnologiím opravovat samy

Škrábanec v ochranném nátěru může být víc než jen kosmetický problém. Při poškození barvy se do materiálu pod ní mohou dostat vlhkost, sůl nebo chemické látky, čímž začíná proces koroze a rozkladu.

Brzy tomu však půjde zamezit díky nedávné studii výzkumného týmu v oblasti nanotechnologií, jenž vytvořil epoxidový nátěr, který se po poškození sám opraví.

Od pasivní ochrany k aktivním materiálům

Epoxidové pryskyřice se již dnes v ochranných nátěrech běžně používají, protože zajišťují silnou přilnavost, chemickou odolnost, mechanickou trvanlivost a ochranu před účinky prostředí. Jakmile se však nátěr poškrábe nebo popraská, ztrácí účinnost.

Díky nanotechnologiím lze tento problém řešit jinak – samoopravovacími materiály. Ty používají nanoplnivo na bázi grafitického nitridu uhlíku (g-C₃N₄) v kombinaci s polymerem, jenž obsahuje dynamické disulfidické můstky a zpomalovač koroze.

Grafitický nitrid uhlíku v případě poškození pohlcuje světlo a mění je na teplo, s jehož pomocí si polymerní složka přeuspořádá své chemické vazby. Další vrstvu ochrany přidává zpomalovač koroze.

Výsledkem není pouhá epoxidové pryskyřice obsahující nanočástice, ale účelově vyvinutý systém, jehož jednotlivé složky spolupracují na opravě při poškození.

K tomuto objevu došlo na Wuchanském technologickém institutu v Číně, ale samotná studie je součástí rozsáhlejšího posunu ve výrobě – namísto materiálů, které vynikají v jedné vlastnosti, se výzkumníci snaží kombinovat několik funkcí v jediném polymerním systému.

Vytvořit funkční nanoúpravy je těžké

Mezi předvedením zajímavého jevu v laboratoři a výrobou komerčně použitelného nátěru ovšem existuje značný rozdíl.

Prosté přimíchání nanočástic do epoxidu ještě nezaručuje lepší vlastnosti. Částice je nutno správně rozptýlit, musíme řídit jejich koncentraci a musí správně interagovat s polymerní matricí. Jejich přítomnost také nesmí zhoršovat vytvrzování, přilnavost, pružnost, trvanlivost ani jiné důležité vlastnosti.

Dokonce i způsob interakce nanočástice s okolním polymerem může vlastnosti materiálu buď zlepšovat, nebo zhoršovat.

Otázka pro průmyslového výrobce (nebo potenciálního zákazníka jakékoli nanotechnologie) tudíž není prostě: „Funguje tento nanomateriál?“ Ptá se spíš: „Funguje tento nanomateriál v tomto polymeru, při této koncentraci, za těchto podmínek zpracování a pro tento konkrétní účel?“

Právě tady se z polymerní nanotechnologie stává materiálový problém a příležitost pro firmy a investory mít prospěch z možných řešení.

Česká konkurenční výhoda

V České republice jsou v současnosti zavedená výrobní odvětví, kde se pracuje s polymery, nátěry, kompozity, automobilovými součástkami, elektronikou a strojírenskými materiály. České firmy však namísto snahy konkurovat největším světovým výrobcům surových polymerů nebo nanomateriálů úspěšně rozvíjejí odbornost nezbytnou k jejich kombinování.

Nanomateriál, který zlepšuje elektrickou vodivost, tepelnou stabilitu, odolnost vůči opotřebení, protikorozní ochranu nebo mechanické vlastnosti, se stává komerčně zajímavým teprve tehdy, když jej lze zapracovat do výrobku z polymeru, jenž řeší skutečný problém ve výrobě.

Právě na to se zaměřuje česká firma Polymer Nano Centrum, která provozuje výzkumné zařízení hned za Prahou.

Firma (která provozuje i tuto webovou stránku) ve své účelové laboratoři a výrobním závodě s úspěchem prakticky uplatňuje nanotechnologie v polymerech. Patří k tomu objevy v oblasti zapracování nanomateriálů do polymerních matric a možnosti návrhu výsledných materiálů pro konkrétní účely.

Ať už je cílem polymer s lepší vodivostí, kompozit s delší trvanlivostí, povrch s větší odolností vůči poškrábání nebo nátěr schopný reagovat na poškození, princip zdejšího výzkumu zůstává stejný. Nanotechnologie je totiž pouze východiskem, protože výrobkem je hotový polymer.

Investice do inovací polymerů

Pro investory tím vzniká zajímavá otázka: jak velkou hodnotu lze vytvořit zdokonalováním materiálů každodenní potřeby?

Polymer Nano Centrum již s pomocí investorů vystavělo své supermoderní výzkumné centrum v Rakovníku. Vydání firemních dluhopisů společnosti umožnilo vytvářet patentované technologie například v oblasti chemicky odolných nátěrů, elektricky vodivých epoxidových pryskyřic nebo polykarbonátů odolných vůči poškrábání. Nyní však chce společnost pokročit dál a rozšířit své možnosti v oblasti ochranných nátěrů, automobilových součástí, pryží, zdravotnického vybavení, spotřebních výrobků a průmyslových nástrojů.

Počátečním investorům se již dostalo odměny, nyní však společnost vydává novou vlnu firemních dluhopisů, aby Polymer Nano Centrum mohlo nadále vyvíjet pokročilé polymerní a nanotechnologické výrobky.

Jedná se o investiční příležitost, díky níž může každý přispět k rozvoji českého podniku zaměřeného na převádění výzkumu v oblasti polymerů a nanotechnologií na praktické materiály s uplatněním v průmyslu.

Další informace a možnosti, jak se zapojit, najdete na https://www.polymernanocentrum.cz/dluhopisy

Zdroje fotografií: Vecteezy, Polymer Nano Centrum, Vecteezy a Vecteezy