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什么是智能涂料?普遍接受的定義是,“具有一種或多種屬性的材料,可以通過外部刺激以受控的方式顯著發(fā)生改變,包括防腐、自調光、自潔、自愈和其他涂料。”
當首次推出時,智能涂料被認為是新產(chǎn)品,短期內幾乎沒有商業(yè)化的可能性。事實證明并非如此,僅僅十多年之后,這種局面就被打破。
在過去十多年中,智能領域的變革和創(chuàng)新速度驚人,以致于智能涂料現(xiàn)在每天都可用于汽車、建筑、消費電子和其他應用領域,滲透到我們生活的方方面面,并不斷改善人們的生活,包括:用于透明觸摸屏和顯示器中的易清潔、防指紋和防眩光涂層;用于自動駕駛汽車的傳感器和相機蓋鏡頭的超疏水、易清潔涂層;飛機擋風玻璃除冰涂層;以及用于飛機的太陽熱能管理涂層等。
推動智能涂層技術發(fā)展的一個主要趨勢是對更高性能的持續(xù)需求——以延長產(chǎn)品壽命和減少維護、提高能源效率,并應對基層向復合材料和鋁以及AC等新型輕質材料的轉變。同時,一些添加劑和化學制品的健康、環(huán)境等相關監(jiān)管限制,加上聚合物化學和技術的進步,也推動了智能涂層技術的進步。
隨著時間的推移和技術的進步,智能涂料變得更加功能化,如:在透明玻璃或塑料上應用的光致變色/熱致變色/電致變色涂層會根據(jù)適當?shù)拇碳じ淖冾伾凸庾V傳輸特性;銀離子抗菌涂層通過與微生物污染物細胞壁的離子交換釋放銀離子,這些新一代涂層的出現(xiàn)開始在智能涂料領域占據(jù)一席之地。
市場參與度不斷提升
所有這些趨勢都表明智能涂料(以及更普遍的智能材料)將成為未來的重要商機。一些大型企業(yè)已經(jīng)在這一領域進行大量投資,這些公司不僅包括涂料公司,還包括大型玻璃公司和供應鏈上下游的其他公司。
早在2017年,贏創(chuàng)就宣布計劃研發(fā)一種新型涂料,使船體對微生物“隱形”,免受生物膜、藻類、貝類生物的侵擾。其進行的研究并不局限于船舶涂料,也包括防凍保護層、抗菌涂料以及防塵表面等智能涂料。
涂料行業(yè)的阿克蘇諾貝爾公司也已經(jīng)成功地開發(fā)出了自愈汽車修補涂料、智能防污涂料和抗菌涂料。同時,PPG正在開發(fā)各種多功能透明涂層,用于現(xiàn)代車輛中的交互式屏幕、顯示器和其他表面。而且,PPG開發(fā)的涂層可能用作車輛電子設備的導電和屏蔽元件,并幫助OEM通過消除電線和機械連接來降低成本和重量。
除PPG、阿克蘇諾貝爾、贏創(chuàng)之外,還有巴斯夫、宣偉、佐敦、RPM、海虹老人、艾仕得、陶氏、3M以及伊士曼等涂料和原料企業(yè)參與智能涂料市場。目前,歐洲擁有*的智能涂料市場,其次是北美和亞太地區(qū)。
國內也有一些涂料企業(yè)將眼光放在了智能涂料領域,江蘇晨光涂料就是其中的一個代表。據(jù)前段時間傳來的消息,晨光正在打造智能變色涂料新車間。在這個領域,晨光已經(jīng)推出了一款智能變色調光膜,其采用了專利技術將具有介電各向異性的納米顆粒與特種預聚物相混合,制成均勻穩(wěn)定的智能變色涂膜。該產(chǎn)品適用于各種玻璃,具有隔音、隔熱、防爆、美觀的效果,可以隨時控制玻璃的透明不透明狀態(tài),可起到屏幕投影、隔熱保溫、窗戶外遮陽作用,替代傳統(tǒng)遮光介質。
未來面臨的挑戰(zhàn)
迄今為止,開發(fā)智能涂料的*挑戰(zhàn)仍然在于如何提高其功能性、耐久性和拓展商業(yè)應用市場。目前在市場上可用的涂料應用方法和固化機制,與目標*終用途市場相關的環(huán)境、健康和安全法規(guī),以及不可避免的成本限制都將影響智能涂料應用市場的推廣。
由于汽車的使用壽命長、環(huán)境條件惡劣,汽車行業(yè)的這些障礙有時比其他行業(yè)要大。外部汽車涂層需要長期承受各種環(huán)境(紫外線、熱、濕度)和物理條件。易清洗和其他功能性汽車涂層也面臨著多年的極端挑戰(zhàn)(磨損、高溫、化學品、濕度等)。此外,向涂層中添加功能性通常也會增加成本。對于大多數(shù)應用程序,涂料企業(yè)都必須權衡功能的改進與增加的成本。
就目前形勢來看,智能涂料行業(yè)需要優(yōu)先考慮的是,繼續(xù)擴大其在主流涂料市場的應用。正如所有處于早期階段的技術一樣,上下游產(chǎn)業(yè)鏈攜手共同進行市場開拓,才是解決問題的關鍵。如果這樣的話,許多現(xiàn)在只是有趣的研究項目的技術,將在不久的將來進入主流涂料應用領域。