在現(xiàn)代建筑市場中,涂料的應(yīng)用一直備受關(guān)注,隨著環(huán)保節(jié)能步伐的加快,智能涂料也正在成為一股新鮮的涂料勢力,其廣泛的應(yīng)用前景則會為涂料工業(yè)創(chuàng)造出一片可觀的市場空間。
很久以前,克魯馬努人就把動物的油脂或植物蛋白質(zhì)與干草灰混合在一起,涂抹在巖石洞穴的內(nèi)壁上,由此誕生了史上最初的涂料雛形。直到距今60年前,我們還在用鉛白、植物油和催干劑等合成墻面涂料。在溫和的環(huán)境下,這種涂料的使用壽命可以達(dá)到3年左右。相對于涂料的歷史而言,智能涂料是近年來提出的新概念。
之所以提出智能概念,是相對于傳統(tǒng)涂料而言的,傳統(tǒng)意義上的涂料一般是指只具有保護(hù)和裝飾性能的涂層材料,通常這些性能是單向的,也就是說這種性能不能隨周邊環(huán)境的改變而做出響應(yīng),而智能則恰恰反之,智能涂料可以對外部環(huán)境的變化以可控的方式進(jìn)行相應(yīng)的反饋,產(chǎn)生自適應(yīng)的特殊性能,使涂層繼續(xù)保持有效。
從智能涂料的研發(fā)來看,實現(xiàn)涂料性能的智能化可以通過三個基礎(chǔ)的步驟。首先是選擇添加劑,適合的添加劑需要具有獨特性能表現(xiàn),足以滿足配方中對智能化性能的要求;其次是對涂料樹脂基料、顏料以及原料的選擇,此類材料從單個性能上無法滿足涂料的基本性能,但通過配方搭配可以滿足涂料的基礎(chǔ)性能,包括各種力學(xué)性能和抗性等;再次是實現(xiàn)涂料涂層對外面環(huán)境的性能反饋。
目前主流的智能涂料主要有幾大類型,一類是環(huán)境反饋型,包括傳感涂料、熱敏和壓敏涂料等;一類是納米應(yīng)用型,包括自愈合涂料、光學(xué)涂料、超導(dǎo)涂料等;一類是生物活性型,包括抗菌涂料、生物基涂料、光引發(fā)和生物引發(fā)涂料等;另有一類是具創(chuàng)新性的涂料材料,包括超級疏水涂料、自潤滑涂料和自我犧牲涂料等。
英國紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)所研發(fā)的監(jiān)測橋梁等金屬結(jié)構(gòu)疲勞情況的傳導(dǎo)型智能涂料,就在配方設(shè)計中加入了細(xì)微壓電材料晶體,當(dāng)這種晶體受到拉伸和擠壓時,可產(chǎn)生與所受外力成比例的電信號,人們通過分析這些電信號,可以了解建材的疲勞程度。在使用中,工作人員只要在金屬結(jié)構(gòu)表面涂覆該種涂料,再外涂一層導(dǎo)電涂層,當(dāng)施加電壓時,涂料中的晶體與構(gòu)件表面形成正確的角度,金屬構(gòu)件無論從什么方向受力時,涂料都可產(chǎn)生相應(yīng)的電信號,受力越大,產(chǎn)生的電信號越強。
涂料的發(fā)展與材料學(xué),尤其是高分子材料的科學(xué)發(fā)展緊密相關(guān)。近年來興起的納米材料技術(shù)更加速了智能涂料的快速前進(jìn)。除此之外,提倡環(huán)境友好的環(huán)保要求,也很大程度地推動了智能涂料在水性、無溶劑、高固、能量固化、粉末涂料等領(lǐng)域的突破。盡管未來涂料的發(fā)展領(lǐng)域不能被絕對準(zhǔn)確地預(yù)測,但清楚的是,隨著智能技術(shù)的不斷出現(xiàn)和微觀技術(shù)的發(fā)展,涂料產(chǎn)品的差異化,對社會的影響,將在未來幾十年里出現(xiàn)戲劇性的變化,它將幫助我們涂畫更美的未來。