Микроскопический разряд может быть получен при ударе дождевой капли о покрытие: новые подсказки для тестирования на погоду и разработки полимерных добавок

Дождевые капли – это не просто механические удары

По данным ScienceDaily, ученые обнаружили, что заряженные капли воды выделяют небольшие электрические разряды при ударе о поверхность. Этот ранее недооцененный эффект может помочь объяснить старение покрытия на открытом воздухе и дать идеи для разработки более долговечных покрытий, включая автомобили, мосты и здания.

Традиционно люди обсуждают разрушение покрытия дождевой водой, в основном сосредоточившись на физических эффектах, таких как механическое размывание, инфильтрация и сухие и влажные циклы. Исследование предполагает, что заряд, переносимый каплями воды, может высвобождать энергию в виде микроскопического разряда в момент удара, что оказывает дополнительное влияние на защитное покрытие. Хотя в отчете не приводятся конкретные данные о интенсивности разряда, типе материала покрытия или количественной скорости старения, это открытие предлагает новые возможные механизмы для понимания снижения производительности покрытия в условиях наружного воздействия.

Откровения по методам тестирования на стойкость к ожиданиям

Для промышленности полимерных добавок значение этого открытия в первую очередь отражено в тестах на стойкость к ожиданиям и проверке формулы. В настоящее время для оценки наружной долговечности покрытий и полимерных материалов обычно используются ускоренные методы, такие как старение ксеноновых ламп, ультрафиолетовое старение, гидротермальный цикл и испытания солевого тумана, которые проверяются в сочетании с данными о естественном воздействии. Эти методы позволяют моделировать такие факторы, как свет, температура, влажность и влага, но часто в меньшей степени учитывают зарядовые эффекты при ударе дождевой капли.

Если микроразряд заряженных капель действительно участвует в разложении покрытия, то, возможно, потребуется пересмотреть существующие методы испытаний на погодную стойкость: следует ли контролировать заряженное состояние капель в процессе моделирования распыления, конденсации или дождевых капель? Следует ли включать электрохимические или аккумулирующие элементы в систему оценки? Эти вопросы нуждаются в дальнейшем изучении, чтобы подтвердить их, но они дают интересные ориентиры для улучшения методов тестирования на стойкость.

Связь с антиоксидантами, фотостабилизаторами и УФ – поглотителями

Старение покрытия обычно является результатом взаимодействия нескольких факторов. Ультрафиолетовое излучение в солнечном свете вызывает разрыв молекулярной цепи полимеров и реакцию свободных радикалов, участие кислорода и воды ускоряет процесс окисления, в то время как механические напряжения могут вызывать микротрещины в покрытии. Роль антиоксидантов заключается в захвате свободных радикалов и подавлении реакции окислительной цепи; Фотостабилизаторы могут задерживать фотоокисление; Ультрафиолетовый абсорбент уменьшает прямое повреждение полимерной матрицы, поглощая ультрафиолетовое излучение. Вместе эти три типа полимерных добавок составляют важную часть системы защиты покрытия от ожидания.

Недавно обнаруженный микроскопический механизм разряда дождевых капель может означать, что покрытие также выдерживает дополнительный локальный вход энергии на открытом воздухе. Если этот вход энергии может вызвать или стимулировать образование свободных радикалов, то при разработке формулы антиоксидантов и фотостабилизаторов необходимо учитывать более сложные факторы старения связи. Конечно, этот вывод по – прежнему является разумной ассоциацией, основанной на механизме, и в отчете не содержится прямых экспериментальных доказательств между разрядом и разложением полимеров, а также данных о производительности каких – либо конкретных добавочных продуктов.

Потенциальная ценность для разработки формулы

С точки зрения инноваций в области исследований и разработок, это исследование напоминает инженерам формулы и материаловедам, что старение на открытом воздухе не является результатом действия одного фактора. Покрытие сталкивается с ультрафиолетовым излучением, кислородом, влагой, температурными колебаниями, механическими ударами и возможными зарядовыми эффектами в реальной среде. Выбор и репликация полимерных добавок должны быть проверены в тестовой системе, которая ближе к фактическим условиям службы.

В будущем, если соответствующий механизм будет дополнительно подтвержден, стандарты испытаний на погодную стойкость или экспериментальные устройства могут вводить заряженные капли или управляемые разрядные модули для оценки электрохимической стабильности покрытия. Для поставщиков и разработчиков антиоксидантов, фотостабилизаторов и УФ – поглотителей это означает, что необходимо обратить внимание на новые достижения в механизме отказа покрытия и включить больше переменных окружающей среды в проверку формулы. Более долговечное покрытие зависит не только от повышения производительности одной добавки, но и от более полного понимания механизмов старения.

Источник: ScienceDaily，《Raindrops can damage paint with microscopic “lightning”》。 В оригинале сообщается только об открытии микроэлектрического разряда, вызванного воздействием заряженных капель воды на поверхность, и его потенциальном значении, которое может объяснить явление выветривания и способствовать разработке более долговечных покрытий, без конкретной системы материалов, условий испытаний или количественных данных.

Источник: Raindrops can damage paint with microscopic “lightning”， Обработано химикатами Herun.