Nowe powłoki ochronne na bazie nanocząstek

• Strona główna
• Artykuły
• Nowe powłoki ochronne na bazie nanocząstek

Data publikacji: 2020-10-21

Innowacja technologiczna autorstwa spółki polega na możliwości uzyskania podwyższonych odporności na korozję, ale także wyższą twardością i odpornością na ścieranie, niezależnie od stosowanej technologii galwanicznej. W szczególności może znaleźć zastosowanie do pokrywania elementów pracujących w trudnych i wymagających warunkach, np. w przemyśle petrochemicznym, maszynowym, lotniczym, samochodowym czy energetycznym. W projekt zainwestował już fundusz YouNick Mint.

W prace badawcze zaangażowany jest zespół dwóch osób: Alicja Stankiewicz i Katarzyna Zielińska. Ich współpraca rozpoczęła się na Politechnice Wrocławskiej podczas studiów doktoranckich. Pierwsza z nich zajmowała się ochronnymi powłokami metalicznymi, druga zaś koloidami i nanotechnologią.

- Może nie każdy kojarzy, czym dokładnie są powłoki metaliczne, ale na pewno każdy z nas się już z nimi zetknął. Błyszczące warstwy na klamkach czy klamrach w paskach, czy też twarde warstwy na elementach silników to właśnie powłoki dekoracyjne i ochronne. Z kolei nanotechnologia to dyscyplina technologii zajmująca się materiałami w skali nano, które z racji swojego rozmiaru charakteryzują się wyjątkowymi właściwościami. Znalazłyśmy sposób jak połączyć te dwie, wydawałoby się odległe dziedziny, i tak zaczęły powstawać powłoki kompozytowe zawierające nanocząstki w osnowie metalicznej. Pierwszym krokiem było opracowanie powłok niklowych zawierających cząstki tlenku cyrkonu. W porównaniu z  jednoskładnikowymi powłokami niklowymi, powłoki te charakteryzują się podwyższoną twardością i odpornością na korozję. Obiecującym obszarem naszej współpracy okazały się badania nad uzyskaniem efektu samozaleczania w powłokach niklowych. Zaprojektowane powłoki samonaprawcze zawierają mikrokapsuły wypełnione substancją czynną, która niweluje uszkodzenia powstałe na skutek korozji. Wydłużona żywotność powłok ochronnych, a także zmniejszona częstotliwość napraw, wpływa na ograniczenie liczby zużytych elementów, co w rezultacie przekłada się to na zmniejszenie kosztów eksploatacji danego urządzenia czy instalacji. Rozwiązanie tego rodzaju należy do wysokich technologii innowacyjnych, materiałooszczędnych i minimalizujących ślad węglowy związany ze stosowaniem powłok ochronnych – tłumaczą autorki nowej technologii.

Jak przekonują, istnieje olbrzymia potrzeba rynkowa w zakresie nowych, ulepszonych materiałów powłokowych, które łączyłyby dużą wytrzymałość mechaniczną z wysokimi właściwościami antykorozyjnymi. W toku prac wykazano, że powłoki nanokompozytowe są o około 60% twardsze niż tradycyjne powłoki metaliczne i jednocześnie charakteryzują się zwiększoną odpornością na korozję. Wiodącą przewagą nowej technologii w porównaniu z metodami konkurencyjnymi jest brak konieczności ingerowania w istniejące procesy otrzymywania powłok, a co za tym idzie, implementacja nie wymaga znaczących nakładów finansowych.

Prace projektowe obejmują badania nad dodatkami do otrzymywania powłok ochronnych zawierających nanocząstki na bazie związków ceru, cyrkonu i krzemu. Takie specjalistyczne powłoki nanokompozytowe wykazują się podwyższoną twardością, odpornością na ścieranie i korozję. Powłoki tego rodzaju mogą znaleźć zastosowanie wszędzie tam, gdzie właściwości tradycyjnych powłok są niewystarczające. Nadają się w szczególności do pokrywania elementów pracujących w trudnych i wymagających warunkach, np. w przemyśle petrochemicznym, maszynowym, lotniczym, samochodowym czy energetycznym.

Dodatkowo w ramach równolegle prowadzonego projektu spółka Coat-It pracuje nad otrzymaniem metalicznych powłok samoczyszczących i autokatalitycznych. Zastosowanie nanocząstek, które pod wpływem światła są w stanie rozkładać substancje organiczne (np. zanieczyszczenia) pozwoli na otrzymanie materiałów trudniej ulegających zabrudzeniu, a tym samym o niższych kosztach eksploatacji. Tego typu powłoki wykazują także mniejsze powinowactwo do drobnoustrojów. Mogą być zatem stosowane jako zamienniki tradycyjnych powłok metalicznych w szpitalach, szkołach oraz innych budynkach użyteczności publicznej, w których istnieje ryzyko łatwego rozprzestrzeniania się patogenów.