تأثير ضخم: أوراق الجرافين النانوية |إنهاء المنتج

تزيد كسور الجسيمات بحجم النانو بشكل كبير من فعالية الدهانات الواقية والطلاء والطلاء التمهيدي والشموع للمعادن.
يعد استخدام أوراق الجرافين النانوية لتحسين الأداء بشكل كبير مجال تطبيق جديد نسبيًا ولكنه سريع النمو في صناعة الطلاء.
في حين أن استخدامها في منتجات حماية المعادن جديد إلى حد ما - ولم يتم تسويقه إلا في السنوات القليلة الماضية - فقد ثبت أن صفائح الجرافين النانوية (NNPs) لها تأثير كبير على خصائص المواد الأولية والطلاء والدهانات والشموع وحتى مواد التشحيم.على الرغم من أن نسبة التحكم في الضغط النموذجية تختلف من بضعة أعشار إلى نسبة قليلة ، فإن الإضافة الصحيحة للناتج القومي الإجمالي ستصبح مادة مضافة متعددة الوظائف يمكنها إطالة عمر الخدمة ومتانة الطلاء ، وتحسين المقاومة الكيميائية ، ومقاومة التآكل ، ومقاومة الأكسدة والتآكل مقاومة.؛حتى أنه يساعد السطح على إزالة الماء والأوساخ بسهولة.بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما تعمل GNPs كمتعاونين ، مما يساعد المكملات الأخرى على العمل بشكل أكثر فعالية بتركيزات أقل دون التضحية بالفعالية.تُستخدم الصفائح النانوية من الجرافين بالفعل تجاريًا في منتجات حماية المعادن التي تتراوح من مواد منع التسرب للسيارات والرشاشات والشموع إلى المواد الأولية والدهانات التي يستخدمها صانعو السيارات ومقاولو البناء وحتى المستهلكون.تم الإبلاغ عن المزيد من التطبيقات (مثل البادئات والدهانات المضادة للحشف البحري / المضادة للتآكل) في المراحل النهائية من الاختبار ومن المتوقع أن يتم تسويقها خلال السنوات القليلة القادمة.
كان الباحثون في جامعة مانشستر (مانشستر ، المملكة المتحدة) أول من عزلوا طبقة واحدة من الجرافين في عام 2004 ، وحصلوا على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2010.أوراق الجرافين النانوية - شكل متعدد الطبقات من الجرافين متوفر من بائعين مختلفين بسماكات جزيئات وأحجام متوسطة - هي أشكال ثنائية الأبعاد من الكربون النانوي / متقشر.مثل الجسيمات النانوية الأخرى ، فإن قدرة GNPs على تغيير وتحسين خصائص المنتجات العيانية مثل أفلام البوليمر والأجزاء البلاستيكية / المركبة والطلاء وحتى الخرسانة لا تتناسب تمامًا مع حجمها الصغير.على سبيل المثال ، الشكل الهندسي المسطح والواسع والرقيق لإضافات GNP يجعلها مثالية لتوفير تغطية سطحية فعالة دون زيادة سماكة الطلاء.وعلى العكس من ذلك ، فإن فعاليتها في تحسين أداء الطلاء غالبًا ما تعني الحاجة إلى طلاء أقل أو إمكانية تطبيق طلاء أرق.تحتوي مادة الناتج القومي الإجمالي أيضًا على مساحة سطح عالية جدًا (2600 م 2 / جم).عند تشتيتها بشكل صحيح ، يمكنها تحسين خصائص الحاجز للطلاء للمواد الكيميائية أو الغازات بشكل كبير ، مما يؤدي إلى تحسين الحماية ضد التآكل والأكسدة.بالإضافة إلى ذلك ، من وجهة نظر ترايبولوجية ، فإن القص السطحي منخفض جدًا ، مما يساهم في تحسين مقاومة التآكل ومعامل الانزلاق ، مما يساعد على منح الطلاء مقاومة أفضل للخدش ويطرد الأوساخ والماء والكائنات الحية الدقيقة والطحالب وما إلى ذلك. الخصائص ، من السهل أن نفهم لماذا يمكن حتى للكميات الصغيرة من إضافات الناتج القومي الإجمالي أن تكون فعالة جدًا في تحسين خصائص مجموعة واسعة من المنتجات التي تستخدمها الصناعة كل يوم.
على الرغم من أنها ، مثل الجسيمات النانوية الأخرى ، لديها إمكانات كبيرة ، إلا أن عزل وتشتيت صفائح الجرافين النانوية في شكل يمكن استخدامه من قبل مطوري الطلاء أو حتى صانعي المواد البلاستيكية ليس بالأمر السهل.لقد ثبت أن تفكيك مجاميع أكبر من الجسيمات النانوية من أجل التشتت الفعال (والتشتت في المنتجات المستقرة على الأرفف) لاستخدامها في البلاستيك والأغشية والطلاء يمثل تحديًا.
تقدم شركات GNP التجارية عادةً أشكالًا مختلفة (طبقة واحدة ، متعددة الطبقات ، أقطار متوسطة مختلفة ، وفي بعض الحالات ، مع وظائف كيميائية إضافية) وعوامل شكل مختلفة (مسحوق جاف و سائل [قائم على المذيبات ، قائم على الماء أو الراتنج- أساس] مشتتات لأنظمة بوليمر مختلفة).قال المصنعون الأكثر تقدمًا في التسويق إنهم عملوا عن كثب مع صانعي الطلاء للعثور على أفضل مزيج من الخصائص بنسب التخفيف الأكثر كفاءة لتحسين جودة الطلاء دون التأثير سلبًا على الخصائص الرئيسية الأخرى.فيما يلي بعض الشركات التي يمكنها مناقشة عملها في مجال الطلاءات الواقية للمعادن.
كانت منتجات العناية بالسيارات واحدة من أولى وأهم تطبيقات الجرافين في صناعة الطلاء.صورة: Surf Protection Solutions LLC
كان أحد التطبيقات التجارية الأولى لمنتجات حماية الجرافين المعدنية في تقليم السيارات.سواء تم استخدامها في تركيبات سائلة أو رذاذ أو شمع ، يمكن استخدام منتجات العناية بالسيارات عالية الأداء هذه مباشرةً على طلاء السيارة أو الكروم ، مما يحسن لمعان الصورة وعمقها (DOI) ، مما يجعل تنظيف السيارات أسهل ، ويحافظ على خصائص التطهير والتوسيع.الحماية أعلى بكثير من المنتجات التقليدية.المنتجات المحسنة من GNP ، والتي يتم بيع بعضها مباشرة للمستهلكين والبعض الآخر يباع فقط لصالونات التجميل ، تتنافس مع المنتجات المخصبة بالسيراميك (أكسيد) (تحتوي على السيليكا أو ثاني أكسيد التيتانيوم أو مزيج من الاثنين معًا).تتمتع المنتجات التي تحتوي على الناتج القومي الإجمالي بأداء أعلى وسعر أعلى لأنها توفر العديد من الفوائد المهمة التي لا يمكن لطلاء السيراميك توفيرها.تعمل الموصلية الحرارية العالية للجرافين على تبديد الحرارة بشكل فعال - نعمة للمنتجات المستخدمة في الأغطية والعجلات - وتؤدي الموصلية الكهربائية العالية إلى تبديد الشحنات الساكنة ، مما يجعل من الصعب على الغبار الالتصاق.بزاوية تلامس كبيرة (125 درجة) ، تتدفق طلاءات GNP بشكل أسرع وأكثر كفاءة ، مما يقلل من بقع الماء.خصائص الكشط والحاجز الممتازة تحمي الطلاء بشكل أفضل من الخدوش والأشعة فوق البنفسجية والمواد الكيميائية والأكسدة والتزييف.تسمح الشفافية العالية للمنتجات القائمة على الناتج القومي الإجمالي بالاحتفاظ بالمظهر اللامع والعاكس الذي يحظى بشعبية كبيرة في هذا القطاع.
تقوم شركة Surface Protection Solutions LLC (SPS) التابعة لشركة Grafton ، ويسكونسن ، وهي شركة تصنيع تركيبات تتمتع بموطئ قدم قوي في هذا القطاع من السوق ، ببيع طلاء الجرافين المعتمد على المذيبات والذي يستمر لسنوات ويبيع طلاءًا مائيًا معززًا بالجرافين.سيروم للحصول على لمسة سريعة تدوم لعدة أشهر.كلا المنتجين متاحان حاليًا فقط لأخصائيي التجميل المدربين والمرخصين ، على الرغم من وجود خطط لتقديم مستحضرات التجميل ومنتجات العناية اللاحقة الأخرى للمستهلكين مباشرة في المستقبل القريب.تشمل التطبيقات المستهدفة السيارات والشاحنات والدراجات النارية ، مع منتجات أخرى يقال إنها قريبة من أن تكون تجارية للمنازل والقوارب.(تقدم SPS أيضًا منتجًا من الأنتيمون / أكسيد القصدير يوفر حماية من الأشعة فوق البنفسجية للسطح.)
يوضح رئيس SPS Brett Welsien: "يمكن لشموع ومانعات التسرب التقليدية من كرنوبا حماية الأسطح المطلية من أسابيع إلى شهور"."تشكل الطلاءات الخزفية ، التي تم طرحها في السوق في منتصف العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، رابطة أقوى للطبقة السفلية وتوفر سنوات من المقاومة للأشعة فوق البنفسجية والمواد الكيميائية ، وأسطح التنظيف الذاتي ، ومقاومة أعلى للحرارة واحتفاظًا محسنًا باللمعان.ومع ذلك ، فإن ضعفهم هو بقع الماء.الطلاء السطحي ولطخات الأسطح التي أظهرت اختباراتنا أنها ناتجة عن ضعف نقل الحرارة سريعًا إلى الأمام حتى عام 2015 عندما بدأ البحث عن الجرافين كمادة مضافة في عام 2018 ، كنا أول شركة في الولايات المتحدة تطلق رسميًا مادة مضافة لطلاء الجرافين في هذه العملية في تطوير منتجات الشركة بناءً على GNP ، وجد الباحثون أن بقع الماء والبقع السطحية (بسبب ملامسة فضلات الطيور وعصارة الأشجار والحشرات والمواد الكيميائية القاسية) قد تم تقليلها بمعدل 50٪ ، فضلاً عن تحسين مقاومة التآكل بسبب إلى معامل الاحتكاك الأدنى.
شركة أبلايد غرافين ماتيريالز بي إل سي (إيه جي إم ، ريدكار ، المملكة المتحدة) هي شركة تزود مشتتات الناتج القومي الإجمالي لعدد من العملاء الذين يطورون منتجات العناية بالسيارات.تصف الشركة المصنعة للجرافين البالغة من العمر 11 عامًا نفسها بأنها شركة رائدة عالميًا في تطوير وتطبيق مشتتات GNP في الطلاءات والمركبات والمواد الوظيفية.في الواقع ، تشير تقارير AGM إلى أن صناعة الدهانات والطلاء تمثل حاليًا 80 ٪ من أعمالها ، على الأرجح لأن العديد من أعضاء فريقها الفني يأتون من صناعة الدهانات والطلاء ، مما يساعد AGM على فهم نقاط الضعف في المجمعين ، وفي النهاية ، المستخدمين..
تستخدم Halo Autocare Ltd. (Stockport ، المملكة المتحدة) تشتت Genable GNP من AGM في اثنين من منتجات شمع العناية بالسيارات من EZ.تم إصدار شمع الجرافين لألواح الجسم في عام 2020 ، ويجمع شمع كرنوبا T1 ، وشمع العسل ، وزيت جوز الفاكهة مع البوليمرات ، وعوامل الترطيب ، و GNP لتغيير سلوك المياه السطحية وتوفير حماية طويلة الأمد ، وحبيبات وأغشية مائية ممتازة ، وجمع الأوساخ المنخفضة ، سهل التنظيف ، يزيل فضلات الطيور ويقلل بشكل كبير من بقع الماء.يتمتع شمع عجلة الجرافين بجميع هذه الفوائد ، ولكنه مصمم خصيصًا لدرجات الحرارة المرتفعة ، وزيادة التآكل على العجلات وأطراف العادم.يضاف GNP إلى قاعدة الشمع الجريزوفولفين عالي الحرارة والزيوت الاصطناعية والبوليمرات وأنظمة الراتنج القابلة للعلاج.تقول Halo أنه بناءً على الاستخدام ، سيحمي المنتج العجلات لمدة 4-6 أشهر.
جيمس بريجز المحدودة (حقول السلمون ، المملكة المتحدة) ، التي تصف نفسها كواحدة من أكبر شركات الكيماويات المنزلية في أوروبا ، هي عميل آخر في الجمعية العمومية العادية يستخدم مشتتات GNP لتطوير جهاز Hycote الجرافين التمهيدي المضاد للتآكل.يتميز بخاخ الأيروسول الخالي من الزنك سريع الجفاف بالتصاق ممتاز بالمعادن والبلاستيك ويستخدمه أشخاص مثل ورش الجسد والمستهلكين لإيقاف أو منع تآكل الأسطح المعدنية ولإعداد تلك الأسطح للطلاء والطلاء.يوفر التمهيدي أكثر من 1750 ساعة من الحماية من التآكل وفقًا لـ ASTM G-85 ، الملحق 5 ، بالإضافة إلى خصائص الحاجز الممتازة والمرونة دون التصدع في اختبار المخروط (ASTM D-522).الحياة التمهيدي.قالت AGM إنها عملت عن كثب مع العملاء أثناء عملية تطوير الصياغة لتعظيم خصائص القيمة المضافة مع الحد من التأثير على تكلفة المنتج.
يتزايد عدد وأنواع منتجات العناية بالسيارات المعززة للناتج القومي الإجمالي في السوق بسرعة.في الواقع ، يُوصف وجود الجرافين على أنه ميزة أداء رئيسية ويتم إبرازها في مخطط المنتج.|James Briggs Ltd. (يسار) و Halo Autocare Ltd. (أعلى اليمين) و Surface Protection Solutions LLC (أسفل اليمين)
تعد الطلاءات المضادة للتآكل مجالًا متزايدًا لتطبيق GNP ، حيث يمكن للجسيمات النانوية إطالة فترات الصيانة بشكل كبير ، وتقليل أضرار التآكل ، وتمديد حماية الضمان ، وتقليل تكاليف إدارة الأصول.|شركة Hershey Coatings Co.، Ltd.
يتم استخدام GNPs بشكل متزايد في الطلاءات المضادة للتآكل والبادئات في البيئات الصعبة (C3-C5).أوضح أدريان بوتس ، الرئيس التنفيذي لـ AGM: "عند دمجه بشكل صحيح في الطلاءات القائمة على المذيبات أو الماء ، يمكن للجرافين أن ينقل خصائص ممتازة مضادة للتآكل ويحسن التحكم في التآكل."التأثير من خلال إطالة عمر الأصول ، وتقليل تواتر وتكلفة صيانة الأصول ، ولم تعد المنتجات القائمة على الماء أو المنتجات التي تحتوي على المزيد من الإضافات السامة مثل الزنك مطلوبة أو مستخدمة.مجال التركيز والفرص على مدى السنوات الخمس المقبلة.وأضاف: "التآكل مشكلة كبيرة ، الصدأ ليس موضوعًا لطيفًا للغاية لأنه يمثل تدهورًا لأصول العميل ، إنه مشكلة خطيرة".
أحد عملاء AGM الذي أطلق بنجاح بخاخ بخاخ تمهيدي هو Halfords Ltd. ومقره في واشنطن ، المملكة المتحدة ، وهو تاجر تجزئة بريطاني وإيرلندي رائد لقطع غيار السيارات والأدوات ومعدات التخييم والدراجات.إن منتج الجرافين التمهيدي المضاد للتآكل الخاص بالشركة خالٍ من الزنك ، مما يجعله أكثر صداقة للبيئة.يقال إنه يتمتع بالتصاق ممتاز للأسطح المعدنية بما في ذلك الفولاذ الطري والألمنيوم والزنتيك ، ويملأ عيوب السطح الصغيرة ويجف في 3-4 دقائق إلى طبقة نهائية غير لامعة قابلة للصنفرة في 20 دقيقة فقط.كما اجتازت أيضًا 1750 ساعة من رش الملح واختبار المخروط دون تكسير.وفقًا لـ Halfords ، يتمتع الطلاء التمهيدي بمقاومة ممتازة للترهل ، ويسمح بعمق أكبر للطلاء ، ويوفر خصائص حاجز ممتازة لإطالة عمر الطلاء بشكل كبير.بالإضافة إلى ذلك ، يتمتع الطلاء التمهيدي بتوافق ممتاز مع أحدث جيل من الدهانات المائية.
تستخدم Alltimes Coatings Ltd. من ستراود ، المملكة المتحدة ، وهي شركة متخصصة في الحماية من التآكل للأسطح المعدنية ، مشتتات AGM في أنظمة التسقيف السائل Advantage الجرافين للمباني الصناعية والتجارية.يزيد المنتج من الوزن الأدنى للسقف ، وهو مقاوم للطقس والأشعة فوق البنفسجية ، وخالي من المذيبات والمركبات العضوية المتطايرة (VOCs) والأيزوسيانات.يتم تطبيق طبقة واحدة فقط على سطح مُعد بشكل صحيح ، ويتميز النظام بمقاومة تأثير ومرونة عالية وقابلية تمدد ممتازة وعدم انكماش بعد المعالجة.يمكن تطبيقه على مدى درجة حرارة تتراوح بين 3-60 درجة مئوية / 37-140 درجة فهرنهايت وإعادة تطبيقه.تعمل إضافة الجرافين على تحسين مقاومة التآكل بشكل كبير ، وقد اجتاز المنتج اختبار رش الملح المحايد لمدة 10000 ساعة (ISO9227: 2017) ، مما أدى إلى تمديد فترة ضمان Autotech من 20 إلى 30 عامًا.على الرغم من إنشاء حاجز فعال للغاية ضد الماء والأكسجين والملح ، فإن الطبقة الصغيرة التي يسهل اختراقها قابلة للتنفس.لتسهيل الانضباط المعماري ، طورت Alltimes منهجًا منهجيًا للتطوير المهني المستمر (CPD).
بلوكسيل المحدودة من ليتشفيلد ، المملكة المتحدة ، تصف نفسها على أنها شركة طلاء حائزة على جوائز تقدم حلولًا متقدمة لتوفير الطاقة والعمالة للعملاء في مجالات السيارات والسكك الحديدية والبناء والطاقة والصناعات البحرية والفضائية.عملت Blocksil بشكل وثيق مع AGM لتطوير جيل جديد من الطلاءات المضادة للتآكل MT مع طبقة علوية معززة بالجرافين للصلب الهيكلي في البيئات المفتوحة والمسببة للتآكل.متوفر في مجموعة متنوعة من الألوان ، VOC وخالي من المذيبات ، نظام طبقة واحدة مقاوم للغاية للرطوبة وقد تجاوز 11800 ساعة من اختبار رش الملح المحايد للحصول على متانة أكثر بنسبة 50٪ من المنتجات السابقة.وبالمقارنة ، تقول Blocksil إن كلوريد البوليفينيل غير البلاستيكي (UPVC) يستمر عادةً لمدة 500 ساعة في هذا الاختبار ، بينما يستمر طلاء الإيبوكسي من 250 إلى 300 ساعة.تقول الشركة أيضًا إنه يمكن تطبيق الطلاء على الفولاذ الرطب قليلاً ويمنع تسرب الماء بعد فترة وجيزة من التطبيق.يوصف بأنه مقاوم للسطح ، وسوف يصدأ طالما تمت إزالة الحطام السائب وعلاجه بدون حرارة خارجية حتى يمكن استخدامه في الحقل.الطلاء له نطاق تطبيق واسع من 0 إلى 60 درجة مئوية / 32-140 درجة فهرنهايت وقد اجتاز اختبارات حرائق صارمة (BS476-3: 2004 ، CEN / TS1187: 2012-Test 4 (بما في ذلك EN13501-5: 2016-test 4 ). 4)) مقاومة الكتابة على الجدران ولها مقاومة ممتازة للأشعة فوق البنفسجية والطقس.تم الإبلاغ عن استخدام الطلاء على صواري قاذفة في RTÉ (Raidió Teilifís Éireann ، دبلن ، أيرلندا) وعلى أقمار الاتصالات في Avanti Communications Group plc (لندن) وعلى خطوط السكك الحديدية المقسمة والمتوازية (SSP) ، حيث مرت EN45545 -2: 2013 ، R7 إلى HL3.
شركة أخرى تستخدم الطلاء المقوى GNP لحماية المعدن هو مورد السيارات العالمي Martinrea International Inc. (تورنتو) ، والذي يستخدم مادة البولي أميد المقوى بالجرافين (PA ، وتسمى أيضًا بالنايلون) سيارات الركاب المطلية.(بسبب خصائص اللدائن الحرارية الجيدة ، زودت شركة GNP NanoXplore Inc. من مونتريال ، شركة Martinrea بطلاء GNP / PA مركب بالكامل.) تم الإبلاغ عن المنتج لتقليل الوزن بنسبة 25 في المائة وتوفير حماية فائقة ضد التآكل ، وقوة فائقة معززة ، ومواد كيميائية محسنة الحماية.لا تتطلب المقاومة أي تغييرات في معدات أو عمليات الإنتاج الحالية.وأشار مارتينريا إلى أن الأداء المحسن للطلاء يمكن أن يوسع نطاق تطبيقه ليشمل مجموعة واسعة من مكونات السيارات ، وخاصة السيارات الكهربائية.
مع الانتهاء من العديد من الاختبارات طويلة الأجل ، من المرجح أن تصبح الحماية من التآكل البحري ومقاومة القاذورات تطبيقًا مهمًا للناتج القومي الإجمالي.يتم حاليًا اختبار مادة الجرافين المضافة Talga Group Ltd. في ظروف المحيطات الحقيقية على سفينتين كبيرتين.كانت إحدى السفن قد أكملت للتو فحصًا لمدة 15 شهرًا وقيل إن المقاطع المغطاة بطبقة أولية معززة من GNP أظهرت نتائج مماثلة أو أفضل من العينات الأصلية بدون تعزيز ، والتي أظهرت بالفعل علامات التآكل.|شركة Targa Group Co.، Ltd.
عمل العديد من مطوري الطلاء ومصنعي الجرافين بجد في تطوير طلاء مضاد للتآكل / مضاد للقاذورات للصناعة البحرية.نظرًا للاختبارات المكثفة وطويلة الأجل المطلوبة للحصول على الموافقة في هذا المجال ، أشارت معظم الشركات التي قابلناها إلى أن منتجاتها لا تزال في مرحلة الاختبار والتقييم وأن اتفاقيات عدم الإفشاء (NDAs) تمنعها من مناقشة عملها في مجال.ذكر كل منهم أن الاختبارات التي أجريت حتى الآن أظهرت فوائد كبيرة من دمج الناتج القومي الإجمالي في الأرصفة البحرية.
إحدى الشركات التي لم تتمكن من التوسع في عملها هي شركة 2D Materials Pte ومقرها سنغافورة.، التي بدأت في إنتاج GNP على نطاق معمل في عام 2017 وعلى نطاق تجاري العام الماضي.تم تصميم منتجات الجرافين الخاصة بها خصيصًا لصناعة الطلاء ، وقالت الشركة إنها تعمل مع اثنين من أكبر موردي الطلاء المقاوم للتآكل البحري منذ عام 2019 لتطوير الدهانات والطلاء لهذا القطاع.قالت 2D Materials أيضًا إنها تعمل مع شركة فولاذ كبرى لدمج الجرافين في الزيوت المستخدمة لحماية الفولاذ أثناء الشحن والتخزين.وفقًا لما قاله Chwang Chie Fu ، الخبير في تطبيق المواد ثنائية الأبعاد ، فإن "الجرافين له التأثير الأكبر على الطلاءات الوظيفية"."على سبيل المثال ، بالنسبة للطلاءات المضادة للتآكل في الصناعة البحرية ، يعد الزنك أحد المكونات الرئيسية.يمكن استخدام الجرافين لتقليل الزنك أو استبداله في هذه الطلاءات.يمكن أن تؤدي إضافة أقل من 2٪ من الجرافين إلى زيادة عمر هذه الطلاءات بشكل كبير ، مما يعني أن هذا يجعلها قيمة جذابة للغاية يصعب رفضها ".
أعلنت شركة Talga Group Ltd. (بيرث ، أستراليا) ، وهي شركة تعمل بالبطاريات والجرافين تأسست في عام 2010 ، في وقت سابق من هذا العام أن مادة تالكوت الجرافين المضافة للبادئات قد أظهرت نتائج إيجابية في اختبارات المحيطات الواقعية.تمت صياغة المادة المضافة خصيصًا للاستخدام في الطلاءات البحرية لتحسين مقاومة التآكل وتقليل فقد الطلاء في النظم البيئية المائية وتحسين الأداء عن طريق زيادة الفاصل الزمني للحوض الجاف.والجدير بالذكر أن هذه المادة المضافة القابلة للتشتت الجاف يمكن دمجها في الطلاءات في الموقع ، مما يمثل تطورًا تجاريًا هامًا لمنتجات GNP ، والتي يتم توفيرها عادةً على شكل مشتتات سائلة لضمان الخلط الجيد.
في عام 2019 ، تم مزج المادة المضافة مسبقًا مع عبوتين إيبوكسي تمهيدي من مورد طلاء رائد وتم تطبيقه على هيكل سفينة حاويات كبيرة تبلغ مساحتها 700 متر مربع / 7535 قدمًا كجزء من تجربة بحرية لتقييم أداء الطلاء في البيئات البحرية القاسية.(لتوفير أساس واقعي ، تم استخدام مادة أولية تقليدية في مكان آخر لتمييز كل منتج. ثم تم طلاء كلا البادئين بالطبقة العلوية.) في ذلك الوقت ، كان هذا التطبيق يعتبر أكبر تطبيق للجرافين في العالم.خضعت السفينة لفحص لمدة 15 شهرًا ، وأفادت التقارير أن الأقسام المغطاة بطبقة أولية معززة بـ GNP كانت مماثلة أو أفضل من خط الأساس دون تعزيز ، والتي أظهرت بالفعل علامات التآكل.اشتمل الاختبار الثاني على وجود قضيب الطلاء يخلط مضافات GNP المسحوقة في الموقع مع دهان إيبوكسي آخر مكون من عبوتين من مورد طلاء رائد آخر ورشه على جزء كبير من حاوية كبيرة.اثنين من الدعاوى القضائية لا تزال جارية.وأشار تالجا إلى أن قيود السفر المرتبطة بالوباء استمرت في التأثير على السفر الدولي ، مما أدى إلى تأخير الأخبار حول كيفية عمل التغطية على السفينة الثانية.بتشجيع من هذه النتائج ، يُقال إن Talga تعمل على تطوير طلاءات بحرية مضادة للحشف ، وطلاءات مضادة للميكروبات للمعدن والبلاستيك ، وطلاءات مضادة للتآكل للأجزاء المعدنية الضخمة ، وطلاءات عازلة للتغليف البلاستيكي.
مشروع تطوير GNP الذي تم الإعلان عنه في مارس من قبل مختبر أبحاث المواد المتقدمة Toray Industries، Inc. (طوكيو) ، اجتذب اهتمام مطوري تركيبات الطلاء ، بما في ذلك إنشاء محلول الجرافين شديد التشتت ، والذي يُقال إنه يُظهر سيولة ممتازة.الموصلية العالية مع التوصيل الكهربائي والحراري العالي.مفتاح التطوير هو استخدام بوليمر فريد (غير مسمى) يُقال إنه يتحكم في اللزوجة عن طريق تثبيط تراكم الصفائح النانوية من الجرافين ، وبالتالي حل المشكلة طويلة الأمد المتمثلة في إنشاء مشتتات GNP عالية التركيز.
بالمقارنة مع مشتتات GNP التقليدية ، فإن منتج Toray الجديد عالي السيولة ، والذي يحتوي على بوليمر فريد يتحكم في اللزوجة عن طريق منع تراكم الجرافين النانوي ، ينتج مشتتات GNP عالية التركيز وفائقة الدقة مع توصيل حراري وكهربائي عالي وسيولة متزايدة لسهولة المناولة و خلط.|شركة توري للصناعات المحدودة
يوضح الباحث في توراي إيشيرو تاماكي: "يميل الجرافين الرقيق إلى التجميع بسهولة أكبر ، مما يقلل السيولة ويجعل من الصعب تطبيق المنتجات الممزوجة بالتشتت".لتجنب مشكلة الالتصاق ، عادة ما يتم تخفيف الألواح النانوية في محلول منخفض التركيز.ومع ذلك ، فإن هذا يجعل من الصعب تحقيق تركيز كافٍ للاستفادة الكاملة من الجرافين ".تشتت GNP فائق الدقة والسيولة المتزايدة لسهولة المعالجة والمزج.يقال إن التطبيقات الأولية تشمل البطاريات والدوائر الإلكترونية للطباعة والطلاءات المضادة للتآكل لمنع اختراق الماء والأكسجين.تقوم الشركة بالبحث عن الجرافين وتصنيعه لمدة 10 سنوات وتدعي أنها طورت تقنية التشتت لجعل الجرافين أكثر تكلفة.وأشار تاماكي إلى أن الباحثين يعتقدون أن البوليمر الفريد يؤثر على كل من الصفائح النانوية نفسها ووسط التشتت ، قائلاً إنه يعمل بشكل جيد بشكل خاص مع المذيبات عالية القطبية.
بالنظر إلى جميع الفوائد المحتملة التي يقدمها GNP ، فليس من المستغرب أن يتم إصدار أكثر من 2300 براءة اختراع متعلقة بهذا الناتج القومي الإجمالي للشركات والأوساط الأكاديمية.يتوقع الخبراء نموًا كبيرًا لهذه التكنولوجيا ، قائلين إنها ستؤثر على أكثر من 45 صناعة ، بما في ذلك الدهانات والطلاء.يتم القضاء على العديد من العوامل الهامة التي تعوق النمو.أولاً ، قد تكون المخاوف المتعلقة بالبيئة والصحة والسلامة (EHS) مشكلة للجسيمات النانوية الجديدة حيث يتم تخفيف الموافقة التنظيمية (على سبيل المثال ، نظام REACH الخاص بالاتحاد الأوروبي (تسجيل وتقييم وترخيص وتقييد المواد الكيميائية)).بالإضافة إلى ذلك ، قام عدد من الموردين باختبار مكثف لمواد تقوية GNP لفهم ما يحدث عند الرش بشكل أفضل.يسارع صانعو الجرافين إلى الإشارة إلى أنه نظرًا لأن الناتج القومي الإجمالي مصنوع من الجرافيت المعدني الطبيعي ، فإن عمليتهم بطبيعتها صديقة للبيئة أكثر من العديد من الإضافات الأخرى.التحدي الثاني هو الحصول على ما يكفي بسعر مناسب ، ولكن تتم معالجة هذا أيضًا مع قيام الشركات المصنعة بتوسيع أنظمة الإنتاج الخاصة بها.
يوضح طارق جلول من شركة Lead Carbon Technologies ، وهو مشروع تكنولوجي NanoXplore: "كانت العقبة الرئيسية أمام إدخال الجرافين في الصناعة هي الطاقة الإنتاجية لمصنعي الجرافين ، جنبًا إلى جنب مع التكلفة المرتفعة تاريخياً للمنتج"."يتم التغلب على هاتين العقبتين وتدخل المنتجات المعززة بالجرافين المرحلة التجارية حيث تضيق فجوة الطاقة والأسعار.على سبيل المثال ، تأسست شركتي الخاصة في عام 2011 ويمكنها الآن إنتاج 4000 طن / طن سنويًا ، وفقًا لـ IDTechEx Research (بوسطن) ، نحن أكبر شركة لتصنيع الجرافين في العالم.منشأة التصنيع الجديدة لدينا مؤتمتة بالكامل ولها هيكل معياري يمكن تكراره بسهولة إذا كانت هناك حاجة للتوسيع.هناك عائق رئيسي آخر أمام تطبيقات الجرافين الصناعية وهو الافتقار إلى الموافقة التنظيمية ، ولكن هذا يحدث الآن ".
يضيف Velzin: "يمكن أن يكون للخصائص التي يوفرها الجرافين تأثير كبير على صناعة الدهانات والطلاء"."في حين أن تكلفة الجرافين للجرام أعلى من المواد المضافة الأخرى ، إلا أنه يستخدم بكميات صغيرة ويوفر فوائد إيجابية بحيث تكون التكلفة طويلة الأجل في متناول الجميع.تطوير الجرافين؟ الطلاءات؟
وأضاف بوتس: "هذه الأشياء تعمل ويمكننا أن نظهر أنها جيدة حقًا"."إضافة الجرافين إلى الوصفة ، حتى بكميات صغيرة جدًا ، يمكن أن يوفر خصائص تحويلية."
Peggy Malnati is a regular contributor to PF’s sister publications CompositesWorld and MoldMaking Technology magazines and maintains contact with clients through her regional office in Detroit. pmalnati@garpub.com
يتم استخدام الإخفاء في معظم عمليات تشطيب المعادن حيث تحتاج فقط مناطق معينة من سطح الجزء إلى المعالجة.بدلاً من ذلك ، يمكن استخدام القناع على الأسطح التي لا تتطلب المعالجة أو يجب تجنبها.تتناول هذه المقالة العديد من جوانب إخفاء المعدن ، بما في ذلك التطبيقات والتقنيات والأنواع المختلفة من الأقنعة المستخدمة.
يتطلب الالتصاق المحسن ، وزيادة مقاومة التآكل والبثور ، وتقليل تفاعل الطلاء مع الأجزاء معالجة مسبقة.