पारंपरिक पॉलीयुरेथेन कोटिंग्ज सहज खराब होण्याची शक्यता आणि त्यांमधील स्व-दुरुस्ती क्षमतेचा अभाव या समस्येवर उपाय म्हणून, संशोधकांनी डायल्स-अल्डर (DA) सायक्लोअॅडिशन यंत्रणेद्वारे ५% आणि १०% वजनी हीलिंग एजंट्स असलेले स्व-दुरुस्त होणारे पॉलीयुरेथेन कोटिंग्ज विकसित केले. निकालांवरून असे दिसून येते की, हीलिंग एजंट्सच्या समावेशामुळे कोटिंगची कडकपणा ३% ते १२% ने वाढतो आणि १२०°C तापमानात ३० मिनिटांच्या आत ८५.६% ते ९३.६% पर्यंत ओरखडे दुरुस्त करण्याची कार्यक्षमता प्राप्त होते, ज्यामुळे कोटिंग्जचे सेवा आयुष्य लक्षणीयरीत्या वाढते. हा अभ्यास अभियांत्रिकी सामग्रीच्या पृष्ठभागाच्या संरक्षणासाठी एक नाविन्यपूर्ण उपाय प्रदान करतो.
अभियांत्रिकी सामग्रीच्या क्षेत्रात, लेप सामग्रीमधील यांत्रिक नुकसानीची दुरुस्ती करणे हे फार पूर्वीपासून एक मोठे आव्हान राहिले आहे. जरी पारंपरिक पॉलीयुरेथेन लेप उत्कृष्ट हवामान प्रतिरोधकता आणि आसंजन क्षमता दर्शवतात, तरीही एकदा ओरखडे किंवा तडे पडल्यास त्यांची संरक्षक कामगिरी झपाट्याने खालावते. जैविक स्व-उपचार यंत्रणांपासून प्रेरणा घेऊन, शास्त्रज्ञांनी गतिशील सहसंयुजी बंधांवर आधारित स्व-उपचार सामग्रीचा शोध सुरू केला आहे, ज्यामध्ये डायल्स-अल्डर (DA) अभिक्रियेने तिच्या सौम्य अभिक्रिया परिस्थितीमुळे आणि अनुकूल प्रतिवर्तीतेमुळे लक्षणीय लक्ष वेधले आहे. तथापि, विद्यमान संशोधन प्रामुख्याने रेखीय पॉलीयुरेथेन प्रणालींवर केंद्रित आहे, ज्यामुळे क्रॉस-लिंक्ड पॉलीयुरेथेन पावडर लेपांमधील स्व-उपचार गुणधर्मांच्या अभ्यासात एक पोकळी निर्माण झाली आहे.
हा तांत्रिक अडथळा पार करण्यासाठी, देशांतर्गत संशोधकांनी नाविन्यपूर्ण पद्धतीने हायड्रॉक्सिलेटेड पॉलिस्टर रेझिन प्रणालीमध्ये दोन डीए हीलिंग एजंट्स—फ्युरान-मॅलेइक ॲनहायड्राइड आणि फ्युरान-बिस्मॅलेइमाइड—समावले आणि उत्कृष्ट स्व-उपचार गुणधर्म असलेले पॉलीयुरेथेन पावडर कोटिंग विकसित केले. या अभ्यासात हीलिंग एजंट्सच्या संरचनेची पुष्टी करण्यासाठी ¹H NMR, डीए/रेट्रो-डीए अभिक्रियांची प्रतिवर्तीता तपासण्यासाठी डिफरेंशियल स्कॅनिंग कॅलरीमेट्री (DSC), आणि कोटिंग्जच्या यांत्रिक गुणधर्मांचे व पृष्ठभागाच्या वैशिष्ट्यांचे पद्धतशीरपणे मूल्यांकन करण्यासाठी नॅनोइंडेन्टेशन तंत्रासोबत सरफेस प्रोफाइलमेट्रीचा वापर करण्यात आला.
प्रमुख प्रायोगिक तंत्रांच्या बाबतीत, संशोधन संघाने सर्वप्रथम दोन-टप्प्यांच्या पद्धतीचा वापर करून हायड्रॉक्सिल-युक्त डीए हीलिंग एजंट्सचे संश्लेषण केले. त्यानंतर, मेल्ट ब्लेंडिंगद्वारे ५% आणि १०% हीलिंग एजंट्स असलेली पॉलीयुरेथेन पावडर तयार करण्यात आली आणि इलेक्ट्रोस्टॅटिक स्प्रेइंगचा वापर करून ती स्टीलच्या सब्सट्रेट्सवर लावण्यात आली. हीलिंग एजंट्स नसलेल्या नियंत्रण गटांशी तुलना करून, पदार्थांच्या गुणधर्मांवर हीलिंग एजंटच्या प्रमाणाचा होणारा प्रभाव पद्धतशीरपणे तपासण्यात आला.
1.एनएमआर विश्लेषणाने उपचारकाच्या संरचनेची पुष्टी केली
1 H NMR स्पेक्ट्राने दाखवले की अमाइन-इन्सर्टेड फ्युरान-मॅलेइक ॲनहायड्राइड (HA-1) ने δ = 3.07 ppm आणि 5.78 ppm वर वैशिष्ट्यपूर्ण DA रिंग पीक्स प्रदर्शित केले, तर फ्युरान-बिस्मॅलेइमाइड ॲडक्ट (HA-2) ने δ = 4.69 ppm वर एक वैशिष्ट्यपूर्ण DA बाँड प्रोटॉन सिग्नल प्रदर्शित केला, ज्यामुळे हीलिंग एजंट्सचे यशस्वी संश्लेषण झाल्याची पुष्टी झाली.
2.डीएससी उष्णतेने उलटवता येण्याजोगी वैशिष्ट्ये प्रकट करते
डीएससी वक्रांवरून असे दिसून आले की, हीलिंग एजंट असलेल्या नमुन्यांमध्ये ७५ °C तापमानावर डीए अभिक्रियेसाठी एंडोथर्मिक शिखरे आणि ११०–१६० °C च्या श्रेणीत रेट्रो-डीए अभिक्रियेसाठी वैशिष्ट्यपूर्ण शिखरे आढळली. हीलिंग एजंटचे प्रमाण वाढल्याने शिखराचे क्षेत्रफळ वाढले, जे उत्कृष्ट औष्णिक प्रतिवर्तीता दर्शवते.
3.नॅनोइंडेन्टेशन चाचण्या कठीणपणामध्ये सुधारणा दर्शवतात
खोली-संवेदनशील नॅनोइंडेन्टेशन चाचण्यांमधून असे दिसून आले की, ५% आणि १०% हीलिंग एजंट्सच्या मिश्रणामुळे कोटिंगची कडकपणा अनुक्रमे ३% आणि १२% ने वाढला. हीलिंग एजंट्स आणि पॉलीयुरेथेन मॅट्रिक्स यांच्यामध्ये तयार झालेल्या क्रॉस-लिंक्ड नेटवर्कमुळे, ८५०० नॅनोमीटर खोलीवरही ०.२२७ GPa इतके कडकपणाचे मूल्य टिकून राहिले.
4.पृष्ठभाग आकारविज्ञान विश्लेषण
पृष्ठभागाच्या खडबडीतपणाच्या चाचण्यांमधून असे दिसून आले की, शुद्ध पॉलीयुरेथेन लेपनांनी सब्सट्रेटचे Rz मूल्य ८६% ने कमी केले, तर हीलिंग एजंट असलेल्या लेपनांमध्ये मोठ्या कणांच्या उपस्थितीमुळे खडबडीतपणात किंचित वाढ दिसून आली. FESEM प्रतिमांनी हीलिंग एजंटच्या कणांमुळे पृष्ठभागाच्या पोतामध्ये होणारे बदल दृश्यरूपात स्पष्ट केले.
5.स्क्रॅच हीलिंग कार्यक्षमतेत क्रांती
ऑप्टिकल मायक्रोस्कोपी निरीक्षणातून असे दिसून आले की, 10 wt% हीलिंग एजंट असलेल्या कोटिंग्जवर 120 °C तापमानात 30 मिनिटे उष्णता प्रक्रिया केल्यानंतर, ओरखड्याची रुंदी 141 μm वरून 9 μm पर्यंत कमी झाली, ज्यामुळे 93.6% हीलिंग कार्यक्षमता प्राप्त झाली. ही कामगिरी लिनियर पॉलीयुरेथेन सिस्टीम्ससाठी सध्याच्या साहित्यात नोंदवलेल्या कामगिरीपेक्षा लक्षणीयरीत्या श्रेष्ठ आहे.
'नेक्स्ट मटेरियल्स'मध्ये प्रकाशित झालेल्या या अभ्यासात अनेक नवनवीन गोष्टी आहेत: पहिली गोष्ट म्हणजे, विकसित केलेले डीए-सुधारित पॉलीयुरेथेन पावडर कोटिंग्स उत्तम यांत्रिक गुणधर्मांना स्व-उपचार क्षमतेसह जोडतात, ज्यामुळे कठीणपणामध्ये १२% पर्यंत सुधारणा होते. दुसरी गोष्ट म्हणजे, इलेक्ट्रोस्टॅटिक स्प्रेइंग तंत्रज्ञानाचा वापर क्रॉस-लिंक्ड नेटवर्कमध्ये उपचार घटकांचे एकसमान वितरण सुनिश्चित करतो, ज्यामुळे पारंपरिक मायक्रोकॅप्सूल तंत्रांमध्ये आढळणारी स्थिती निश्चितीमधील त्रुटी दूर होते. सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे, हे कोटिंग्स तुलनेने कमी तापमानात (१२०°C) उच्च उपचार कार्यक्षमता प्राप्त करतात, ज्यामुळे सध्याच्या साहित्यात नोंदवलेल्या १४५°C उपचार तापमानाच्या तुलनेत अधिक औद्योगिक उपयोगिता मिळते. हा अभ्यास केवळ अभियांत्रिकी कोटिंग्सचे सेवा आयुष्य वाढवण्यासाठी एक नवीन दृष्टिकोनच देत नाही, तर "उपचार घटक सांद्रता-कार्यक्षमता" संबंधाच्या परिमाणात्मक विश्लेषणाद्वारे कार्यात्मक कोटिंग्सच्या आण्विक रचनेसाठी एक सैद्धांतिक चौकट देखील स्थापित करतो. उपचार घटकांमधील हायड्रॉक्सिलचे प्रमाण आणि युरेटडायोन क्रॉस-लिंकर्सच्या गुणोत्तराचे भविष्यातील अनुकूलन स्व-उपचार कोटिंग्सच्या कार्यक्षमतेच्या मर्यादा आणखी वाढवेल अशी अपेक्षा आहे.
पोस्ट करण्याची वेळ: १५ सप्टेंबर २०२५