Самостоятельные краски: что делают «умные» ЛКП?

Самостоятельные краски: что делают «умные» ЛКП?

Наверняка вопрос вызвал у вас в голове некий образ. И почти со 100% уверенностью можем сказать, что он неправильный. Для начала, умная краска не думает, она лишь сделана с умом. Умные лако-красочные покрытия — не футуризм, некоторые из них уже используются в автопроме. Другие пойдут в серию буквально в следующие 5 лет, третьим понадобится несколько больший срок, чтобы получить практическое применение.

Самовосстановление

С 2005 года на автомобилях Nissan применяется технология Scratch Guard Coat. В состав лака включён компонент хитозан, реагирующий на ультрафиолетовое излучение (фотокатализатор). При появлении царапины ультрафиолету оказываются подвержены глубинные слои лака. При этом элемент активируется и перестраивает молекулы таким образом, чтобы заполнить царапину. Существует иной принципиальный подход, использующий не фотокатализаторы, а память формы. Молекулы такой краски формированы в пучки и, если часть молекул теряется (при появлении царапины, например), оставшиеся молекулы «помнят» исходную конфигурацию и стремятся её восстанавливить. На этом месте детейлеры должны нервно вздрогнуть, ведь это удар по их кассе. Не стоит беспокоиться: наверняка со временем окажется, что таким краскам требуется уход — какой-нибудь «питающий крем» или «лосьон от загара».

 Самоочистка

Фотокатализаторы используются также в самоочищающихся покрытиях. Востребованность технологии самоочистки резко выросла с развитием ADAS — чем чище сенсоры, тем лучше система работает. Но у них есть и другие сферы применения. Можно будет забыть про отпечатки пальцев на сенсорных дисплеях и глянцевых поверхностях в салоне. Ну и, конечно, приятно, если автомобиль реже приходится гонять в мойку. Однако для автомобилей такие покрытия пока недостаточно долговечны, поэтому Nissan с 2014 года экспериментирует на прототипах с другим подходом. Краска Ultra-Ever Dry отталкивает воду, масла, снег и лёд. Её поверхность на микроуровне крайне неровная, с резкими нано-пиками. По большому счету, это не самоочищающаяся, а влаго- и маслоотталкивающая поверхность, у которой площадь сцепления с загрязняющими частицами уменьшена в десятки и сотни раз.

Самостратификация

Вы смогли это выговорить? Термина «самостратифицирующееся покрытие» в русском техническом словаре пока не существует, мы лишь использовали его английское название self-stratifying. Эти краски применяются в жизни, хотя не так давно. Суть в том, что в жидком состоянии они содержат фракции, при нанесении на поверхность расслаивающиеся на базовое и финишное покрытия. С технологической точки зрения существуют разные подходы к созданию самостратифицирующихся красок. Один состоит в том, чтобы включить в краску два вещества, стремящихся разделиться. В другом разделение слоев происходит под внешним воздействием, вынуждающим покрытие расслоиться — например, в сушильной печи. Безусловно, их главная польза в упрощении технологического процесса, но есть и другие плюсы — повышенная прочность за счёт невысоких остаточных напряжений, улучшение адгезии между слоями.

Сверхтеплопроводимость

Допустим, вы подумываете об электромобиле. А вы морально готовы, что однажды он может неожиданно вспыхнуть? Перегрев и самовоспламенение —болезнь литий-ионных батарей, которую только обостряет гонка за сверхбыстрой зарядкой. В связи с этой проблемой автопроизводители проявляют огромный интерес к графену. У этого материала есть два полезных свойства: во-первых, экстремально высокие теплопроводящие свойства; во-вторых, высокая прочность, позволяющая вполовину уменьшить толщину покрытия, что также уменьшает термоизоляцию. Автопроизводители были бы не прочь всю машину покрыть графен-содержащими покрытиями, потому что им можно придавать широкий спектр любопытных свойств. Но им не так-то просто придать нужный цвет — собственно, из-за «радикально-чёрного» графена.

 Шумоизоляция

Мастика изолирует шумы за счёт своей вязкости. Чем толще слой, тем сильнее поглощение. Но толщина — это вес. Да и эстетика у мастики некудышная, поэтому ею обрабатывают только днище и скрытые полости (не считая джиперов, считающих, что чем крупнее шагрень, тем брутальнее). Неудивительно, что автомобильные инженеры с отвращением произносят слово на букву М. Мы живём в век развитой теории колебаний, когда можно более изящно решать ту же задачу, модифицируя резонирующие свойства панелей кузова. Например, добавляя в краску тяжёлые керамические микросферы, увеличивающие инерцию панели. А ещё лучше с помощью «термаселов» (thermacel) — микрополостей в краске, заполненных демпфирующим веществом, переводящим вибрации в тепло (тот же принцип реализован в амортизаторах подвески). После прохождения через такой слой звук слабеет на 8 децибел, или на 60%. Осталось дождаться, когда технологи «подтянут» механические свойства до высоких стандартов автопрома.

 Индикация коррозии

На дворе 21 век, а коррозию по-прежнему выявляют на глазок. Эта часть процесса диагностики с трудом поддаётся автоматизации и остаётся непрозрачной для клиента. А актуальность очевидна: в США, например, подсчитали, что коррозия ежегодно «отъедает» от ВВП $180 млрд, поэтому решению этой задачи уделяется много внимания. Технологи развивают два основных варианта. Один основан на добавлении в ЛКП так называемых «брэгговских решёток» — микроскопических оптоволоконных структур, отражающих свет определённой частоты. В другом варианте в краску добавляются наноконтейнеры с pH-индикатором, меняющим цвет при контакте с атмосферным воздухом. Можно предположить, что автопроизводители вряд ли решатся весь автомобиль покрыть такой краской (кому захочется, чтобы машина покрылась пятнами?). Скорее, их областью применения будут отдельные зоны: силовые элементы кузова и подвески, а также скрытые полости и днище.

Электромагнитное
отражение

В 2016 году 20 мировых автопроизводителей и правительство США согласились сделать автоматическое экстренное торможение (EB) отраслевым стандартом. В 2019 году уже 40 стран мира готовили аналогичные нормы. Эффективность AEB прямо зависит от способности фронтального радара или лидара вовремя распознавать объекты по курсу автомобиля, поэтому автопроизводители выкатили поставщикам ЛКП новое требование: покрытие следующего поколения должно хорошо отражать электромагнитные волны. А если они дополнительно будут отражать ИК-излучение, это снизит затраты на кондиционирование салона. Решается данная задача за счёт добавления электропроводящих материалов в состав краски. В первую очередь в голову приходят металлы, но технологи склоняются к тому, что более перспективен графен. В частности, гранулы графена сокращают поглощение солнечной радиации чёрным автомобилем с 95% до 70%.

Энергогенерация

Осознайте удивительный факт: солнцемобили становятся реальностью. В конце 2019 года немецкий стартап Sono Motors начинает серийное производство электромобиля Sion, который сам удовлетворяет более 10% своих потребностей в энергии автономно, за счёт батарей, установленных на самом автомобиле. Sion выглядит не как марсоход, а вполне утилитарно — пятидверный однообъёмник. Правда, привлекателен он только в чёрном цвете — виной тому чёрные матрицы фотоэлементов. Этой проблемы не существовало бы, если бы электричество генерировал сам красочный материал, а не наклеенные на него фотоэлементы. Несколько лабораторий и стартапов работают над созданием подобных автомобильных красок. По КПД генерации фотоэлектрические краски несколько проигрывают кремниевым батареям, но превосходят по эстетическим и технологическим факторам. Остаётся решить проблему долговечности и себестоимости.

 Это не фантастика

Некоторые идеи новых функций ЛКП пока выглядят столь же труднодостижимыми и отдалёнными, как создание транспортной системы Hyperloop или колонизация Марса. Но вспоминая, сколь многие вещи в нашу жизнь пришли с неожиданной быстротой, мы решили, что стоит озвучить ещё пару идей. Например, сенсорные поверхности. Встраивая в краску множество микроскопических сенсоров, можно будет создать автопилоты нового поколения, более мощные, чем нынешние, заменив букет радаров и сонаров. Краски меняющегося цвета — ещё одна вовсе не фантастическая идея (подобно современным электрохромным зеркалам). Они изменят дизайн, улучшат комфорт и безопасность. А у вас есть идеи, коллеги? Ведь согласно многим аналитическим отчётам, «умные» покрытия в настоящее время вошли в число самых привлекательных технологий для инвестирования.

0

Добавить комментарий