Введение: наноматериалы — «1% добавки меняет свойства покрытия на 100%»
Чудо наноматериалов (размер частиц 100 м²/г) в покрытиях в том, что очень малая добавка (<1–5%) может значительно изменить механические / оптические / электропроводящие / антибактериальные свойства покрытия. Нано = «победа малым». Но «диспергирование» наноматериалов — главное препятствие на пути от лаборатории к промышленности. Огромные силы Ван-дер-Ваальса заставляют наночастицы самопроизвольно агрегироваться в микронные «комки», теряя наносвойства. Диспергирование = «линия жизни и смерти» нанопокрытий.
Наноматериалы для покрытий — это специальные лакокрасочные системы, в которых за счет добавления наноразмерных (1–100 нм) функциональных наполнителей — используя их огромную удельную поверхность и квантово-размерный эффект — покрытиям придаются такие функции, как усиление (нано-SiO2/твердость↑/износостойкость↑), самоочищение (нано-TiO2/фотокаталитическое разложение органики), электропроводность (графен/углеродные нанотрубки/порог перколяции <0,5–3 об.%) и антибактериальность (нано-Ag/медленное высвобождение Ag+). Ключевая проблема: диспергирование наночастиц (преодоление агломерации — модификация поверхности — подбор диспергатора) и долгосрочная стабильность в рецептуре покрытия (без флокуляции).
Часто задаваемые вопросы
Q1: Графеновые покрытия — впечатляющие лабораторные данные — почему так сложно внедрить в производство?Графен (однослойный sp2-углерод/теоретическое удельное сопротивление 10⁻⁶ Ом·см/удельная поверхность >2600 м²/г) в лаборатории ”0,1–0,5% — графен — покрытие — электропроводность/ — антикоррозия — данные — поразительные” но — промышленное внедрение — три — препятствия:(1) — диспергирование”между — слоями — графена — π-π — взаимодействие — крайне — сильное””обычное — диспергирующее — оборудование — не может — разрушить — агломераты”(2) — цена”> — 2000 — юаней — /кг”хотя — уже — значительно — снизилась — но — всё ещё — далеко — выше — других — углеродных — материалов — (сажа — < — 10 — юаней — /кг) — (3) — стабильность — партий"разные — партии — графена — число слоёв/ — дефекты/ — степень — окисления — большие — различия"показатели — покрытия — колеблются""будущее — графеновых — покрытий — ="синергетический — наполнитель"(немного — графена — + — традиционный — наполнитель) — а не "замена".
Q2: Фотокаталитическая самоочистка нанo-TiO2 — почему эффективна только под УФ-светом — нельзя использовать в помещении?Нанo-TiO2 (анатаз / — запрещенная зона — 3,2 — эВ) — требуется — УФ-свет — ( — 400 — нм) — энергии фотонов — недостаточно” Оконное стекло в помещении” отсекает — большую часть — УФ” в помещении — = — нет — фотокатализа”. Ученые — в настоящее время — путем — легирования — (N — / — C — / — металл) — сужают — запрещенную зону”” нанo-TiO2 — с откликом — на видимый свет″ — является — текущей — горячей темой — исследований”.
Резюме
Нанопокрытия — для четырёх основных нанонаполнителей (SiO2 для усиления / TiO2 для самоочистки / графен для проводимости / ZnO для антибактериальности) «диспергирование = вопрос жизни и смерти». Графен позиционируется как «синергетический наполнитель», а не как «замена традиционным». Kexin New Materials отслеживает передовые разработки в области нанопокрытий — предоставляя клиентам техническую поддержку в области нанодиспергирования.