Vojenské směsi 'Inteligentní' nátěry

Konvoje tanků armády Spojených států tento měsíc dunějí po Kuvajtu a jsou opět připraveny sehrát klíčovou roli ve válce s Irákem. Než však vystřelí jedinou ránu, jsou tyto tanky již zablokovány v boji se starými nepřáteli: bičující pouštní písek, žhnoucí slunce a dokonce i vzduch samotný.

Osa koroze stojí americkou armádu každý rok 10 miliard dolarů – 2 miliardy dolarů jen za samotné natírání a škrábání, pracnou práci, která je nebezpečná pro lidi a životní prostředí. Loni na podzim se tedy Armádní velitelství tankových automobilů a vyzbrojování, Centrum pro výzkum, vývoj a inženýrství výzbroje (TACOM-ARDEC) v Picatinny Arsenal, NJ zeptalo koalice výzkumníků z Technologického institutu v New Jersey, Clemson University a University of Illinois s tím něco udělat. Velení jim udělilo 838 000 dolarů – a slíbilo až 1,5 milionu dolarů navíc – na nalezení materiálů, které kombinují samoopravné vlastnosti se schopností měnit barvu a vnímat strukturální poškození nebo změny prostředí. Dan Watts, muž vedoucí programu NJIT, říká, že jejich výzkum byl podpořen nečekaně rychlým pokrokem v samoopravných polymerech a elektronice vyrobené z uhlíkových nanotrubic, které přesahují oblast zajímavých akademických spekulací a přibližují se ekonomické praktičnosti.

Nalezení správné směsi

Již několik let výzkumní pracovníci v oblasti materiálů usilují o samoopravitelné polymery, které lze aplikovat na povrch – jako jsou průmyslové stroje – a které by odolávaly zhoršování, ke kterému v průběhu času dochází (viz. Nano biomateriály , TR, listopad 2002). Ale zatím nikdo nenašel materiál, který by se dokázal opakovaně opravovat, fungoval jako tenký povlak, byl roky skladován a – pro vojenské aplikace – odolal chemickým látkám. Za tímto účelem skupina Picatinny vyhledala Nancy Sottos, profesorku mechaniky na University of Illinois v Urbana-Champaign. Sottosova laboratoř vyrobila epoxid s mikronovými kapslemi, které prasknou, když se vytvoří trhliny, a rychle je utěsní. ( Klikněte pro animaci .) Klíčem k tomu, aby to byl produkt, je trvanlivost, říká Sottos. Právě teď je promícháme a hned rozdrobíme.

Kromě samoopravných vlastností musí ideální inteligentní nátěr armády zahrnovat také zařízení v nanoměřítku, která detekují korozi, jak se to děje - možná, říká Watts, snímáním pohybu v materiálu.

Aby bylo možné vnímat jeho prostředí, přijímat příkazy a šířit barevné změny z jedné molekuly na druhou, budou povlaky potřebovat kabeláž. V Clemson si vědci myslí, že uhlíkové nanotrubice mohou sloužit; plní trubky železem, aby vytvořily základní obvody, i když stále není jasné, zda tento nízkoenergetický přístup může vytvořit škálu barev, které armáda potřebuje. V Technologickém institutu v New Jersey jejich spolupracovníci pracují na ovládání nanotrubic elektřinou, světlem a laserem, říká Joseph Argento, zástupce armádního centra průmyslové ekologie v Picatinny.

Spolupráce zkoumá mikro-elektromechanické systémy (MEMS), které se studují jinde v Picatinny, i když existuje pochybnost, že mikroskopické stroje poskytnou správnou směs pro chytré povlaky. To je stále sexy technologie, říká Laura Battista, environmentální inženýrka ve společnosti Picatinny, která pracuje na chytrých nátěrech. Ale teď není nic z regálu. MEMS by však mohl být užitečný v obrazovkách, které činí vozidla neviditelnými pro satelity, říkají tito výzkumníci.

Konečným cílem, říká Watts, je zobrazit obraz okolí vozidla na jeho povrchu. Ale je tu jeden problém: aby se falešný obraz přesvědčivě prolnul, může vyžadovat montáž kamery blízko pozorovatele – v tomto případě nepřítele. Watts říká, že armáda by se mohla spokojit s druhým nejlepším chameleonovým efektem, který se rychle mění z jednoho vzoru na druhý.

Zapněte vypínač, vymalujte si dům

Inteligentní povlaky najdou uplatnění i mimo armádu, říkají výzkumníci. Watts si představuje auta odolná proti korozi, která lze upravit na místě, programovatelné billboardy a látky měnící barvu. Exteriéry budov mohly být přepracovány pouhým stisknutím vypínače. Automobilky jsou v procesu vývoje samoopravných nárazníků, říká Argento. Můžete si jen představit, co by tento nátěr mohl udělat pro budovy a mosty, u kterých se nemusíte bát koroze, dodává.

Navzdory hrozivým překážkám se výzkumníci snaží vyrobit prototyp již v roce 2005 (ačkoli možná až v roce 2009), pokud peníze vydrží. Komponenty, jako jsou samoopravná lepidla, která nejsou vystavena povětrnostním vlivům, by mohly dorazit dříve. Budujeme dobrý, pevný technický základ, který naznačuje, že by to mělo být možné, říká Watts. Stále není známo, jak to vše bude integrováno.

skrýt