[スポンサーリンク]

ケムステニュース

光熱変換材料を使った自己修復ポリマーの車体コーティングへの活用

[スポンサーリンク]

韓国化学研究院(KRICT)はこのほど、太陽光の下に30分置いておくだけで、車体の傷を自己修復できる新たなコーティング技術の開発に成功したと発表しました。 (引用:ナゾロジー8月10日)

開発された素材を自動車にコーティングすると、車の表面にキズが出ても昼日の日光に30分以上さらされるとキズが自ら消えることができる。研究チームは自動車モデルに新素材をコーティングし、表面に傷をつけた後、日中の日光に30分程度露出させると、傷が完全に消え、コーティング素材の表面が回復することを確認した。また、虫眼鏡を利用して光を集めると、30秒後に傷が完全になくなることを確認した。(原文:KRICTプレスリリース6月28日)

前回、傷が素早く自己修復する透明防曇皮膜の論文を紹介しましたが、車体の傷が自己修復されるコーティング技術がニュースサイトより紹介されました。論文が発表されたのは4月と少し前ですが、詳細を紹介します。

まず研究の背景から見ていきますが、自己修復型の保護コーティングは、自動車や電子機器といった高価な機器の寿命を延ばすことができるため、産学両面から魅力的な技術とされています。しかしながら、自己修復機能を内在するコーティングにおいては、創傷部で弾性の回復や物理的な流動に続いて分子結合が促進されることで傷が修復されるため、良好な機械強度と化学耐性を保つことが難しいとされています。

そんな中、ダイナミックポリマーネットワーク(DPNs)という材料があり、これは種々の外部刺激によってネットワーク構造の解離と再結合が可能な一種の自己修復機能を内在するポリマーです。そして光熱変換材料を添加し、熱可逆性のDPNsに応用する研究が注目されています。

水の存在下で自己修復が加速するHydrophobic copolymers (出典:Water accelerated self-healing of hydrophobic copolymers

光熱変換材料は光励起を利用して熱エネルギーを発生させることができ、カーボンナノチューブや酸化グラフェン、金属ナノ粒子などを使って熱を発生させ、Diels−Alder反応を促進させたり、ジスルフィド結合を形成することで、ポリマーに自己修復機能を持たせる研究結果が多数報告されています。しかしながら、無機の光熱変換マテリアルには、可視光を吸収すること、高価であること、分散性を向上するために表面の改良が必要であることなどのコーティングとしての実用上の懸念点があり、有機の光熱変換色素を使った自己修復コーティングが求められています。先行研究ではHindered urea (HU)とAcrylic polyol (AP)ベースの市販のクリアコートで自己修復性を見出しましたが、70℃以上の熱が必要で時間も24時間以上かかることから、本研究にて光熱変換色素を使って太陽光に含まれる近赤外光で自己修復できる系の開発を行いました。

使用した光熱変換色素、Diimmonium borate dye (DID)

実験結果に移りますが、ポリマーはHU di-tetra(ethylene glycol) と 市販のクリアコートバインダー (AP) 、クロスリンカーとなるhexamethylene diisocyanate trimer をDibutyltin dilaurate (DBTDL)触媒存在下で合成しました。

HU di-tetra(ethylene glycol)

Hexamethylene diisocyanate trimer

光熱変換色素であるDIDは、ポリマー溶液中に添加し室温で撹拌してガラス基板に塗布しました。DIDの濃度は光熱変換効率や可視光吸収の兼ね合いから0.1 wt%とし、ガラス基板に種々の荷重で直線の傷をつけ、その後近赤外レーザーを1分間照射し、傷の変化を確認しました。

スクラッチテスターの一例

結果、DIDなしでは傷は修復されず、HUなしではある程度の傷は修復され、HUとDIDが含まれるコーティングでは、50 mNでも傷が目視できなくなるほど修復されました。

コーティングの傷が自己修復するイメージ(出典:KRICTプレスリリース

次に車の模型にこのポリマーをスプレーし、カッターナイフで傷をつけた後、正午の屋外で集光レンズで太陽光を当て傷の修復を度合いを確認しました。すると表面温度が74.4℃に達し、傷も30秒後には消失しました。さらにレンズなしでも、30分後には傷が消失しました。この結果について先行研究と比較したところ、本研究の結果は現状、100%に近い光透過性で最短の修復時間となっていることが分かりました。

集光レンズありなしで、太陽光によって傷を修復した様子(出典:KRICTプレスリリース

さらにエネルギー消費についても先行研究と比較し、DIDを使った本研究の成果によってエネルギー消費が大幅に少なくなるとコメントしています。

加熱と太陽光で修復する時のエネルギー消費の比較(出典:KRICTプレスリリース

自動車においては衝突防止技術が発展していますが、ブロック塀や縁石などへの接触までも完全に回避することは難しく、また飛び石などによる傷は避けられず、傷を全くつけずに車を長く使用することは難しいです。そのため板金なしで傷が自己修復できる本成果は実用化の需要が高いと思います。ただし、有機の光熱変換色素を使用しているということで、塗装してから長期間経っても変色しないのか、光熱変換の効果を発揮できるのかが実用上においては気になるところです。車に限らず高価な物ほど、小さな傷もつけまいと神経質になりますが、本研究の成果によって小さな傷は治るから気にしなくなるようになれば、環境にも人にも優しくなることかもしれません。

関連書籍

関連リンク

Zeolinite

投稿者の記事一覧

ただの会社員です。某企業で化学製品の商品開発に携わっています。社内でのデータサイエンスの普及とDX促進が個人的な野望です。

関連記事

  1. ファイザー新社長にソーレン・セリンダー氏が就任
  2. ケムステSlackが開設5周年を迎えました!
  3. 混ぜるだけで簡単に作製でき、傷が素早く自己修復する透明防曇皮膜
  4. エーザイ、抗体医薬の米社を390億円で買収完了
  5. 第35回安全工学シンポジウム
  6. 翻訳アルゴリズムで化学反応を予測、IBMの研究者が発表
  7. 「ペプチドリーム」東証マザーズ上場
  8. アムロジンのデータ資料返還でファイザーが住友化学に仮処分命令申立…

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. ヴィンス・ロテロ Vincent M. Rotello
  2. 材料開発における生成AIの活用方法
  3. 採用面接で 「今年の日本化学会では発表をしますか?」と聞けば
  4. 社会人7年目、先端技術に携わる若き研究者の転職を、 ビジョンマッチングはどう成功に導いたのか。
  5. 化学企業のグローバル・トップ50が発表
  6. カフェイン caffeine
  7. “呼吸するセラミックス” を使った酸素ガス分離・製造
  8. ”がんのメカニズムに迫る” 細胞増殖因子とシグナル学術セミナー 主催: 同仁化学研究所
  9. 第97回 触媒化学融合研究センター講演会に参加してみた
  10. アルダー エン反応 Alder Ene Reaction

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2022年9月
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
2627282930  

注目情報

最新記事

ケムステSlackが開設5周年を迎えました!

日本初の化学専用オープンコミュニティとして発足した「ケムステSlack」が、めで…

人事・DX推進のご担当者の方へ〜研究開発でDXを進めるには

開催日:2024/07/24 申込みはこちら■開催概要新たな技術が生まれ続けるVUCAな…

酵素を照らす新たな光!アミノ酸の酸化的クロスカップリング

酵素と可視光レドックス触媒を協働させる、アミノ酸の酸化的クロスカップリング反応が開発された。多様な非…

二元貴金属酸化物触媒によるC–H活性化: 分子状酸素を酸化剤とするアレーンとカルボン酸の酸化的カップリング

第620回のスポットライトリサーチは、横浜国立大学大学院工学研究院(本倉研究室)の長谷川 慎吾 助教…

高分子材料におけるマテリアルズ・インフォマティクスの活用:高分子シミュレーションの応用

開催日:2024/07/17 申込みはこちら■開催概要近年、少子高齢化、働き手の不足の影…

そうだ、アルミニウムを丸裸にしてみようじゃないか

N-ヘテロ環ボリロキシ配位子を用いることで、アニオン性かつ非環式、さらには“裸“という極めて不安定な…

カルベンがアシストする芳香環の開環反応

カルベンがアシストする芳香環の開環反応が報告された。カルベンとアジドによる環形成でナイトレンインダゾ…

有機合成化学協会誌2024年7月号:イミン類縁体・縮環アズレン・C–O結合ホモリシス・ハロカルビン・触媒的バイオマス分解

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2024年7月号がオンライン公開されています。…

分子研「第139回分子科学フォーラム」に参加してみた

bergです。この度は2024年7月3日(水)にオンラインにて開催された、自然科学研究機構 分子科学…

光の色で反応性が変わる”波長選択的”な有機光触媒

照射する可視光の波長によって異なる反応性を示す、新規可視光レドックス触媒反応が開発された。赤色光照射…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP