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Premiers revêtements auto-cicatrisants
Lorsque le soubassement d'une voiture ou la coque d'un navire commence à se corroder, il finit généralement par être jeté. Les nouveaux revêtements protecteurs développés à l'Université de l'Illinois guérissent leurs propres rayures sans intervention extérieure, protégeant ainsi le métal sous-jacent. Les éléments auto-cicatrisants, enfermés dans des microcapsules qui se déchirent lorsque le revêtement est rayé, sont compatibles avec une large gamme de peintures et de revêtements de protection. Les revêtements, commercialisés par Matériaux autonomes of Champaign, IL, pourrait être sur le marché dans quatre mois.
Guéris-toi toi-même : L'acier peint avec un revêtement conventionnel (à gauche) rouille aux endroits où il est rayé après immersion dans l'eau salée. A droite, l'acier rayé protégé par un nouveau revêtement auto-cicatrisant ne montre aucune corrosion. Les images en médaillon d'un microscope électronique à balayage montrent que le revêtement auto-cicatrisant a rempli la rayure avec un calfeutrage protecteur.
Les matériaux, décrits en ligne cette semaine dans le journal Matériaux avancés , ont été développés par Paul Braun et Scott Blanc , tous deux professeurs au Beckman Institute de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign. Le système d'auto-guérison se compose de deux types de microcapsules : l'une remplie de blocs de construction polymères, l'autre d'un catalyseur. Parce que les capsules, en polyuréthane, maintiennent les produits chimiques réactifs à l'intérieur isolés, elles peuvent être mélangées dans une large gamme de revêtements. Lorsque les revêtements sont rayés, les microcapsules sont déchirées et leur contenu s'écoule dans la fissure et forme du siloxane, un polymère que Braun compare au calfeutrage de salle de bain. Contrairement à d'autres systèmes auto-cicatrisants, les revêtements Illinois ne nécessitent pas de températures élevées ou d'humidité pour se réparer.
Les chercheurs de l'Illinois ont gratté des plaques d'acier, certaines enduites du matériau et d'autres d'un revêtement conventionnel, puis les ont immergées dans de l'eau salée pendant cinq jours. Le métal recouvert du nouveau revêtement était protégé contre la rouille, tandis que les rayures sur le revêtement conventionnel permettaient une rouille importante. Ils démontrent de manière très convaincante que le système fonctionne comme annoncé, dit Christophe Bielawski , professeur adjoint de science et d'ingénierie des matériaux à l'Université du Texas à Austin.
Bielawski souligne les aspects pratiques des revêtements de l'Illinois, qui sont constitués de produits chimiques bon marché et facilement disponibles. Et Braun dit que les nouveaux additifs pourraient être utilisés dans une large gamme d'applications dans des revêtements durcis jusqu'à des températures d'environ 150 °C. Le groupe a démontré le système d'auto-guérison dans divers revêtements, y compris dans une peinture commerciale de navire militaire.
La plupart des travaux sur les matériaux auto-cicatrisants, y compris ceux développés par le groupe Illinois, ont visé à les incorporer dans diverses structures, en redonnant des propriétés mécaniques aux murs pour qu'ils ne s'effritent pas ou aux ailes d'avion pour qu'elles ne se fracturent pas. La clé de la technologie de revêtement, explique Braun, était l'encapsulation du catalyseur. S'il n'est pas protégé, le catalyseur pourrait dégrader le revêtement lui-même ; son encapsulation rend le système compatible avec une large gamme de peintures et de revêtements.
Ces peintures ne conviendront pas aux endroits où l'esthétique est importante, comme le toit d'une voiture, explique Braun. Les capsules ont un diamètre de 10 à 100 micromètres, donc des revêtements plus minces les incorporant seraient rugueux au toucher. Larry Evans, PDG d'Autonomic Materials, a déclaré que les premiers marchés cibles incluent les industries dans lesquelles les performances sont essentielles, telles que les navires, les plates-formes pétrolières et les pipelines, où les métaux sont exposés à des environnements difficiles et où la mise hors ligne des systèmes pour repeindre fréquemment est coûteuse. Evans dit que le système d'auto-guérison est prêt pour la commercialisation et que la société a des partenariats avec de grandes sociétés de revêtement.