אפקט ענק: גליונות ננו של גרפן |גימור המוצר

השברים של חלקיקים בגודל ננו מגבירים באופן משמעותי את היעילות של צבעי מגן, ציפויים, פריימרים ושעווה למתכת.
השימוש בגליונות ננו של גרפן לשיפור משמעותי בביצועים הוא תחום יישום חדש יחסית אך צומח במהירות בתעשיית הצבע.
בעוד שהשימוש בהם במוצרי הגנה ממתכת הוא חדש למדי - ממוסחר רק בשנים האחרונות - הוכחו לננו-דפי גרפן (NNPs) השפעה עצומה על מאפיינים של פריימרים, ציפויים, צבעים, שעווה ואפילו חומרי סיכה.למרות שיחס בקרת הלחץ הטיפוסי משתנה מכמה עשיריות לאחוזים בודדים, תוספת נכונה של GNP תהפוך לתוסף רב תכליתי שיכול להאריך מאוד את חיי השירות ועמידות הציפוי, לשפר עמידות כימית, עמידות בפני קורוזיה, עמידות חמצון ושחיקה. הִתנַגְדוּת.;אפילו עוזר למשטח להסיר בקלות מים ולכלוך.בנוסף, תמ"ל פועל לעתים קרובות כסינרגיסטים, ועוזר לתוספי מזון אחרים לעבוד בצורה יעילה יותר בריכוזים נמוכים יותר מבלי להקריב את האפקטיביות.גיליונות ננו גרפן כבר נמצאים בשימוש מסחרי במוצרי הגנה ממתכת, החל מחומרי איטום לרכב, תרסיסים ושעווה ועד פריימרים וצבעים המשמשים יצרני רכב, קבלני בניין ואפילו צרכנים.יישומים נוספים (כגון חומרי יסוד וצבעים אנטי-קורוזיביים/אנטי-קורוזיביים ימיים) מדווחים שנמצאים בשלבי הבדיקה האחרונים וצפויים להיות ממוסחרים במהלך השנים הקרובות.
חוקרים מאוניברסיטת מנצ'סטר (מנצ'סטר, בריטניה) היו הראשונים לבודד גרפן חד-שכבתי בשנת 2004, עבורו הוענק להם פרס נובל לפיזיקה לשנת 2010.גליונות ננו של גרפן - צורה רב-שכבתית של גרפן הזמינה מיצרנים שונים עם עובי חלקיקים משתנה וגדלים בינוניים - הם צורות דו-ממדיות שטוחות/קשקשות של פחמן.כמו ננו-חלקיקים אחרים, היכולת של תמ"ל לשנות ולשפר את תכונותיהם של מוצרים מקרוסקופיים כגון סרטי פולימר, חלקי פלסטיק/מרוכבים, ציפויים ואפילו בטון אינה פרופורציונלית לחלוטין לגודלם הזעיר.לדוגמה, הגיאומטריה השטוחה, הרחבה אך הדקה של תוספי GNP הופכת אותם לאידיאליים למתן כיסוי משטח יעיל מבלי להגדיל את עובי הציפוי.לעומת זאת, היעילות שלהם בשיפור ביצועי הציפוי פירושה לעתים קרובות שנדרש פחות ציפוי או שניתן ליישם ציפויים דקים יותר.לחומר ה-GNP יש גם שטח פנים גבוה מאוד (2600 m2/g).כאשר הם מפוזרים כראוי, הם יכולים לשפר באופן משמעותי את תכונות המחסום של ציפויים בפני כימיקלים או גזים, וכתוצאה מכך הגנה משופרת מפני קורוזיה וחמצון.בנוסף, מנקודת מבט טריבולוגית, יש להם גזירת משטח נמוכה מאוד, מה שתורם לשיפור עמידות הבלאי ומקדם החלקה, מה שעוזר להעניק לציפוי עמידות טובה יותר לשריטות ודוחה לכלוך, מים, מיקרואורגניזמים, אצות וכו'. מאפיינים, קל להבין מדוע אפילו כמויות קטנות של תוספי GNP יכולים להיות כל כך יעילים בשיפור המאפיינים של מגוון המוצרים העצום שבהם התעשייה משתמשת מדי יום.
למרות שהם, כמו חלקיקים אחרים, הם בעלי פוטנציאל גדול, בידוד ופיזור של ננו-גליונות גרפן בצורה שיכולה לשמש מפתחי צבע או אפילו מנסחי פלסטיק אינו קל.דילמינציה של אגרגטים גדולים יותר של ננו-חלקיקים לפיזור יעיל (ופיזור במוצרים יציבי מדף) לשימוש בפלסטיקים, סרטים וציפויים הוכחה כמאתגרת.
חברות תמ"ג מסחריות מציעות בדרך כלל מורפולוגיות שונות (חד-שכבתי, רב-שכבתי, קטרים ​​ממוצעים שונים, ובמקרים מסוימים, עם פונקציונליות כימית נוספת) וגורמי צורה שונים (אבקה יבשה ונוזל [על בסיס ממס, על בסיס מים או שרף- מבוססי] פיזור למערכות פולימר שונות).היצרנים המתקדמים ביותר בתחום המסחור אמרו שהם עבדו בשיתוף פעולה הדוק עם פורמלי צבע כדי למצוא את השילוב הטוב ביותר של תכונות ביחסי דילול יעילים ביותר כדי לשפר את איכות הצבע מבלי להשפיע לרעה על תכונות מפתח אחרות.להלן מספר חברות שיכולות לדון בעבודותיהן בתחום ציפוי מגן למתכות.
מוצרי טיפוח לרכב היו אחד מהיישומים הראשונים והמשמעותיים של גרפן בתעשיית הצבע. צילום: Surf Protection Solutions LLC
אחד היישומים המסחריים הראשונים של מוצרי הגנה ממתכת גרפן היה בגזרת הרכב.בין אם נעשה בהם שימוש בפורמולציות נוזליות, אירוסול או שעווה, ניתן ליישם מוצרי טיפוח לרכב בעלי ביצועים גבוהים אלה ישירות על צבע או כרום לרכב, לשפר את הברק ואת עומק התמונה (DOI), להקל על ניקוי המכוניות ולשמור על תכונות הניקוי והרחבתן.ההגנה עדיפה בהרבה על מוצרים קונבנציונליים.מוצרים מוגברים בתמ"ג, שחלקם נמכרים ישירות לצרכנים ואחרים נמכרים רק למכוני יופי, מתחרים במוצרים מועשרים בקרמיקה (אוקסיד) (המכילים סיליקה, טיטניום דו חמצני או תערובת של שניהם).למוצרים המכילים GNP יש ביצועים גבוהים יותר ומחיר גבוה יותר מכיוון שהם מציעים מספר יתרונות חשובים שציפויים קרמיים אינם יכולים לספק.המוליכות התרמית הגבוהה של גרפן מפזרת ביעילות חום - ברכה למוצרים המשמשים במנדפים וגלגלים - והמוליכות החשמלית הגבוהה שלו מפזרת מטענים סטטיים, מה שמקשה על האבק להידבק.עם זווית מגע גדולה (125 מעלות), ציפויים GNP זורמים מהר יותר ויעילה יותר, ומפחיתים כתמי מים.תכונות שוחקים ומחסום מצוינות להגן טוב יותר על הצבע מפני שריטות, קרני UV, כימיקלים, חמצון ועיוות.השקיפות הגבוהה מאפשרת למוצרים מבוססי GNP לשמור על המראה המבריק והמשקף הפופולרי מאוד במגזר זה.
Surface Protective Solutions LLC (SPS) מגרפטון, ויסקונסין, יצרנית תכשירים בעלת דריסת רגל חזקה בפלח שוק זה, מוכרת ציפוי גרפן עמיד המבוסס על ממס שנמשך שנים ומוכרת צבע על בסיס מים משופר גרפן.סרום לטאצ'-אפ מהיר שנמשך מספר חודשים.שני המוצרים זמינים כרגע רק לקוסמטיקאים מורשים ובעלי הכשרה, אם כי יש תוכניות להציע מוצרי קוסמטיקה ומוצרי טיפוח אחרים ישירות לצרכנים בעתיד הקרוב.יישומי יעד כוללים מכוניות, משאיות ואופנועים, כאשר מוצרים אחרים אמרו שהם קרובים למסחור לבתים ולסירות.(SPS מציעה גם מוצר אנטימון/תחמוצת פח המספק הגנת UV על פני השטח.)
"שעוות וחומרי איטום מסורתיים של קרנובה יכולים להגן על משטחים צבועים משבועות עד חודשים", מסביר נשיא SPS ברט וולסין."ציפויים קרמיים, שהוצגו לשוק באמצע שנות ה-2000, יוצרים קשר חזק יותר למצע ומספקים שנים של עמידות בפני UV וכימיקלים, משטחים לניקוי עצמי, עמידות גבוהה יותר בחום ושימור ברק משופר.עם זאת, החולשה שלהם היא כתמי מים.צבע משטח וכתמי משטח שהבדיקות שלנו הוכיחו כי נגרמו מהעברת חום לקויה. מהר קדימה לשנת 2015 כשהחל המחקר על גרפן כתוסף בשנת 2018 היינו החברה הראשונה בארה"ב שהשיקה רשמית תוסף צבע גרפן בתהליך מפיתוח מוצרי החברה על בסיס תמ"ג, חוקרים גילו כי כתמי מים וכתמי שטח (עקב מגע עם לשלשת ציפורים, מוהל עצים, חרקים וכימיקלים קשים) הופחתו בממוצע של 50%, כמו גם שיפור בעמידות שחיקה עקב למקדם החיכוך התחתון.
Applied Graphene Materials plc (AGM, Redcar, בריטניה) היא חברה המספקת פיזור GNP למספר לקוחות המפתחים מוצרי טיפוח לרכב.יצרנית הגרפן בת ה-11 מתארת ​​את עצמה כמובילה עולמית בפיתוח ויישום של פיזור GNP בציפויים, מרוכבים וחומרים פונקציונליים.למעשה, AGM מדווחת כי תעשיית הצבעים והציפויים מהווה כיום 80% מהעסקים שלה, ככל הנראה מכיוון שרבים מהצוות הטכני שלה מגיעים מתעשיית הצבעים והציפויים, מה שעוזר ל-AGM להבין את נקודות הכאב של שני המהדרים ובסופו של דבר, משתמשים..
Halo Autocare Ltd (Stockport, בריטניה) משתמשת בפיזור Genable GNP של AGM בשני מוצרי שעווה לטיפול לרכב EZ.הושקה בשנת 2020, שעוות גרפן עבור לוחות גוף משלבת שעוות קרנובה מסוג T1, שעוות דבורים ושמן אגוזי פירות עם פולימרים, חומרי הרטבה ותמ"ג כדי לשנות את התנהגות מי פני השטח ולספק הגנה ארוכת טווח, חרוזי מים וסרטים מצוינים, איסוף לכלוך נמוך, קל לניקוי, מבטל צואת ציפורים ומפחית מאוד כתמי מים.לשעווה גלגלי גרפן סגסוגת יש את כל היתרונות הללו, אך תוכננה במיוחד לטמפרטורות גבוהות יותר, בלאי מוגבר של הגלגלים וקצות פליטה.GNP מתווסף לבסיס של שעוות מיקרו-גבישיות בטמפרטורה גבוהה, שמנים סינתטיים, פולימרים ומערכות שרף ניתנות לריפוי.Halo אומר כי בהתאם לשימוש, המוצר יגן על הגלגלים למשך 4-6 חודשים.
ג'יימס בריגס בע"מ (Salmon Fields, בריטניה), המתארת ​​את עצמה כאחת מחברות הכימיקלים הביתיות הגדולות באירופה, היא לקוח נוסף של AGM המשתמש בפיזור GNP לפיתוח ה-Hycote גרפן אנטי קורוזיה.תרסיס אירוסול נטול אבץ מתייבש מהיר בעל הידבקות מצוינת למתכות ופלסטיק והוא משמש אנשים כמו פחחות וצרכנים כדי לעצור או למנוע קורוזיה של משטחי מתכת ולהכשיר את המשטחים הללו לצביעה וציפוי.הפריימר מספק יותר מ-1750 שעות של הגנה מפני קורוזיה בהתאם ל-ASTM G-85, נספח 5, וכן תכונות מחסום וגמישות מצוינים ללא סדקים במבחן החרוט (ASTM D-522).חיי התחלה.AGM אמרה שהיא עבדה בשיתוף פעולה הדוק עם הלקוחות במהלך תהליך הפיתוח של הפורמולה כדי למקסם את תכונות הערך המוסף תוך הגבלת ההשפעה על עלות המוצר.
המספר והסוגים של מוצרי טיפוח לרכב המשפרים את התמ"ג בשוק גדלים במהירות.למעשה, הנוכחות של גרפן נחשבת כיתרון ביצועים גדול ומודגשת בטבלת המוצר.|James Briggs Ltd. (משמאל), Halo Autocare Ltd. (מימין למעלה) ו- Surface Protective Solutions LLCSurface Protective Solutions LLC (למטה מימין)
ציפויים נגד קורוזיה הם תחום יישום הולך וגדל של GNP, שבו ננו-חלקיקים יכולים להאריך משמעותית את מרווחי התחזוקה, להפחית נזקי קורוזיה, להרחיב את הגנת האחריות ולהפחית את עלויות ניהול הנכסים.|Hershey Coatings Co., Ltd.
GNP נמצא יותר ויותר בשימוש בציפויים ופריימרים נגד קורוזיה בסביבות קשות (C3-C5).אדריאן פוטס, מנכ"ל AGM, הסביר: "כאשר הוא משולב כראוי בציפויים על בסיס ממיסים או מים, גרפן יכול להקנות תכונות אנטי קורוזיה מצוינות ולשפר בקרת קורוזיה."השפעה על ידי הארכת חיי הנכסים, הפחתת התדירות והעלות של תחזוקת הנכסים, ועבור מוצרים מבוססי מים או מוצרים המכילים תוספים רעילים יותר כגון אבץ כבר אין צורך או בשימוש.תחום מיקוד והזדמנויות בחמש השנים הקרובות."קורוזיה היא עניין גדול, חלודה היא לא נושא נעים במיוחד כי היא מייצגת את ההידרדרות של הנכסים של הלקוח, זו בעיה רצינית", הוסיף.
לקוח AGM שהשיק בהצלחה פריימר תרסיס אירוסול הוא Halfords Ltd שבסיסה בוושינגטון, בריטניה, קמעונאית מובילה בריטית ואירית של חלקי רכב, כלים, ציוד מחנאות ואופניים.פריימר גרפן נגד קורוזיה של החברה נטול אבץ, מה שהופך אותו לידידותי יותר לסביבה.אומרים שהוא בעל הידבקות מצוינת למשטחי מתכת כולל פלדה עדינה, אלומיניום וזינק, ממלא פגמים קטנים במשטח ומתייבש תוך 3-4 דקות לגימור מט הניתן לשיוף תוך 20 דקות בלבד.הוא גם עבר 1,750 שעות של בדיקת תרסיס מלח וחרוט מבלי להיסדק.לדברי Halfords, לפריימר עמידות מצוינת לצניחת, מאפשר עומק ציפוי גדול יותר, ומספק תכונות מחסום מצוינות להארכת חיי הציפוי בצורה משמעותית.בנוסף, לפריימר התאמה מעולה לדור האחרון של צבעים על בסיס מים.
Alltimes Coatings Ltd מ-Stroud, אנגליה, מומחית בהגנה מפני קורוזיה של גגות מתכת, משתמשת בפיזור AGM במערכות קירוי נוזלי Advantage Graphene שלה למבני תעשייה ומסחר.המוצר מגדיל את המשקל המינימלי של הגג, עמיד בפני מזג אוויר ו-UV, ללא ממסים, תרכובות אורגניות נדיפות (VOCs) ואיזוציאנטים.רק שכבה אחת מוחלת על משטח שהוכן כהלכה, למערכת עמידות בפני פגיעות וגמישות גבוהה, יכולת הרחבה מעולה וללא התכווצות לאחר אשפרה.ניתן ליישם אותו בטווח טמפרטורות של 3-60 מעלות צלזיוס/37-140 מעלות צלזיוס ולהדביק מחדש.תוספת גרפן משפרת משמעותית את עמידות בפני קורוזיה, והמוצר עבר את מבחן ריסוס המלח הנייטרלי של 10,000 שעות (ISO9227:2017), ומאריך את חיי האחריות של אוטוטק מ-20 ל-30 שנה.למרות יצירת מחסום יעיל ביותר נגד מים, חמצן ומלח, הציפוי המיקרו-נקבי נושם.כדי להקל על הדיסציפלינה האדריכלית, Alltimes פיתחה תוכנית לימודים שיטתית לפיתוח מקצועי מתמשך (CPD).
Blocksil Ltd. מליצ'פילד, אנגליה, מתארת ​​את עצמה כחברת ציפויים עטורת פרסים המספקת פתרונות מתקדמים לחיסכון באנרגיה וחיסכון בעבודה ללקוחות בתעשיית הרכב, הרכבת, הבנייה, האנרגיה, הימי והחלל.Blocksil עבדה בצמוד עם AGM לפיתוח דור חדש של ציפויים נגד קורוזיה מסוג MT עם שכבה עליונה מחוזקת בגרפן לפלדה מבנית בסביבות פתוחות וקורוזיביות.זמין במגוון צבעים, מערכת השכבה הבודדת ללא VOC וללא ממסים עמידה במיוחד ללחות ועברה 11,800 שעות של בדיקות ריסוס מלח ניטרלי עבור 50% יותר עמידות מאשר מוצרים קודמים.לשם השוואה, Blocksil אומר כי פוליוויניל כלוריד לא פלסטי (UPVC) מחזיק בדרך כלל 500 שעות בבדיקה זו, בעוד שצבע אפוקסי מחזיק מעמד 250-300 שעות.בחברה אומרים גם כי ניתן ליישם את הצבע על פלדה לחה מעט ומונע חדירת מים זמן קצר לאחר היישום.מתואר כעמיד בפני משטח, הוא יחליד כל עוד פסולת רופפת מוסרת ומתרפאת ללא חום חיצוני כך שניתן יהיה להשתמש בו בשטח.לציפוי טווח יישום רחב מ-0 עד 60°C/32-140°F ועבר מבחני אש מחמירים (BS476-3:2004, CEN/TS1187:2012-Test 4 (כולל EN13501-5:2016-test 4) ). 4)) עמידים לגרפיטי ובעלי עמידות מצוינת בפני UV ומזג אוויר.דווח כי נעשה שימוש בציפוי על תרני משגרים ב-RTÉ (Raidió Teilifís Éireann, דבלין, אירלנד) ועל לווייני תקשורת ב- Avanti Communications Group plc (לונדון) ובמסילות רכבת מפולחות וקביליות (SSP), שם עבר את EN45545 -2:2013, R7 עד HL3.
חברה נוספת המשתמשת בציפויים מחוזקים ב-GNP להגנה על מתכת היא ספקית הרכב העולמית Martinrea International Inc. (Toronto), המשתמשת במכוניות נוסעים מצופות בפוליאמיד (PA, הנקראת גם ניילון).(בגלל תכונותיו התרמופלסטיות הטובות, ספקית מונטריאול GNP NanoXplore Inc. סיפקה ל-Martinrea ציפוי GNP/PA מורכב כולו.) דווח כי המוצר מפחית משקל ב-25 אחוזים ומספק הגנה מעולה לבלאי, חוזק מעולה ושיפור כימיקלים. הֲגָנָה.ההתנגדות אינה דורשת כל שינוי בציוד או בתהליכי הייצור הקיימים.Martinrea ציין כי הביצועים המשופרים של הציפוי יכולים להרחיב את היישום שלו למגוון רחב יותר של רכיבי רכב, במיוחד רכבים חשמליים.
עם השלמת מספר רב של בדיקות ארוכות טווח, הגנה מפני קורוזיה ימית ומניעת זיהום צפויים להפוך ליישום חשוב של התמ"ג.תוסף הגרפן טלגה גרופ בע"מ נבדק בימים אלה בתנאי אוקיינוס ​​אמיתיים בשתי ספינות גדולות.אחד מכלי השיט השלים זה עתה בדיקה של 15 חודשים ונאמר שחלקים מצופים בפריימר מחוזק GNP הראו תוצאות דומות או טובות יותר מהדגימות המקוריות ללא חיזוק, שכבר הראו סימני קורוזיה.|Targa Group Co., Ltd.
מפתחי צבע ויצרני גרפן רבים עבדו קשה בפיתוח ציפויים נגד קורוזיה/הסתגלות עבור התעשייה הימית.לאור הבדיקות הנרחבות וארוכות הטווח הנדרשות כדי לקבל אישור בתחום זה, רוב החברות שראיינו ציינו שהמוצרים שלהן עדיין נמצאים בשלב הבדיקה וההערכה והסכמי סודיות (NDA) מונעים מהן לדון בעבודתן ב- שדה.כל אחד מהם ציין כי בדיקות שנערכו עד כה הראו יתרונות משמעותיים משילוב התמ"ג במדרכות ימיות.
חברה אחת שלא הצליחה לפרט על עבודתה היא 2D Materials Pte שבסיסה בסינגפור.בע"מ, שהחלה לייצר תמ"ג בקנה מידה מעבדתי בשנת 2017 ובקנה מידה מסחרי בשנה שעברה.מוצרי הגרפן שלה מיועדים במיוחד לתעשיית הצבע, והחברה אמרה שהיא עובדת עם שניים מספקי הציפוי הימיים הגדולים נגד קורוזיה מאז 2019 כדי לפתח צבעים וציפויים למגזר.2D Materials גם אמרה שהיא עובדת עם חברת פלדה גדולה כדי לשלב גרפן בשמנים המשמשים להגנה על פלדה במהלך משלוח ואחסון.לדברי Chwang Chie Fu, מומחה ליישום חומרים דו-ממדיים, "לגרפן יש את ההשפעה הגדולה ביותר על ציפויים פונקציונליים.""לדוגמה, עבור ציפויים נגד קורוזיה בתעשייה הימית, אבץ הוא אחד המרכיבים העיקריים.ניתן להשתמש בגרפן כדי להפחית או להחליף אבץ בציפויים אלה.הוספת פחות מ-2% גרפן יכולה להאריך משמעותית את חיי הציפויים הללו, מה שאומר שזה הופך אותה להצעת ערך אטרקטיבית מאוד שקשה לסרב לה".
Talga Group Ltd (Perth, אוסטרליה), חברת אנודות וגרפן סוללות שנוסדה בשנת 2010, הודיעה מוקדם יותר השנה כי תוסף הגרפן Talcoat שלה לפריימרים הראה תוצאות חיוביות בבדיקות אוקיינוסים בעולם האמיתי.התוסף נוצר במיוחד לשימוש בציפויים ימיים כדי לשפר את עמידות בפני קורוזיה, להפחית אובדן צבע במערכות אקולוגיות מימיות ולשפר את הביצועים על ידי הגדלת מרווח המזח היבש.יש לציין כי ניתן לשלב את התוסף הניתן לפיזור יבש בציפויים באתרו, המייצגים פיתוח מסחרי משמעותי של מוצרי GNP, המסופקים בדרך כלל כפזורים נוזליים כדי להבטיח ערבוב טוב.
בשנת 2019, התוסף ערבב מראש עם פריימר אפוקסי דו-חבילות מספק ציפוי מוביל והוחל על גוף ספינת מכולות גדולה בגודל 700 מ"ר/7535 רגל" כחלק מניסוי ימי כדי להעריך את ביצועי הציפוי בסביבות ימיות קשות.(כדי לספק קו בסיס מציאותי, נעשה שימוש בפריימר מסומן מסורתי במקום אחר כדי להבחין בין כל מוצר. שני הפריימרים טופלו לאחר מכן.) בזמנו, יישום זה נחשב ליישום הגרפן הגדול בעולם.הכלי עבר בדיקה של 15 חודשים והחלקים המצופים בפריימר מחוזק ב-GNP, על פי הדיווחים, פעלו בהשוואה או טוב יותר מקו הבסיס ללא חיזוק, שכבר הראו סימני קורוזיה.הבדיקה השנייה כללה לערבב את תוסף ה-GNP באבקת הצבע באתר עם צבע אפוקסי שני חבילות מספק צבע מוביל אחר ולרסס אותו על חלק ניכר ממיכל גדול.שתי תביעות עדיין מתנהלות.טלגה ציין כי הגבלות נסיעה הקשורות למגפה המשיכו להשפיע על נסיעות בינלאומיות, מה שעיכב את החדשות על אופן הפעולה של הסיקור על הספינה השנייה.מעודדים מתוצאות אלו, אומרים כי Talga מפתחת ציפויים ימיים נגד עכירות, ציפויים אנטי מיקרוביאליים למתכת ופלסטיק, ציפויים אנטי קורוזיה עבור חלקי מתכת מגושמים, וציפוי מחסום לאריזות פלסטיק.
פרויקט פיתוח GNP שהוכרז במרץ על ידי Advanced Materials Research Laboratory Toray Industries, Inc. (טוקיו), משך את התעניינותם של מפתחי פורמולציית ציפוי, כולל יצירת תמיסת גרפן פיזור דק במיוחד, אשר אמורה להפגין נזילות מצוינת.מוליכות גבוהה בשילוב מוליכות חשמלית ותרמית גבוהה.המפתח לפיתוח הוא השימוש בפולימר ייחודי (ללא שם) שאמור לשלוט בצמיגות על ידי עיכוב הצטברות של ננו-גליונות גרפן, ובכך לפתור את הבעיה ארוכת השנים של יצירת פיזור GNP מרוכז מאוד.
בהשוואה לפיזור GNP קונבנציונלי, המוצר החדש של Toray בעל נזילות גבוהה, המכיל פולימר ייחודי השולט בצמיגות על ידי מניעת צבירה של ננו-חלקיקי גרפן, מייצר פיזור GNP מרוכז במיוחד, עדין במיוחד עם מוליכות תרמית וחשמלית גבוהה ונזילות מוגברת לקלות הטיפול עִרבּוּב.|טורי תעשיות ושות' בע"מ
"גרפן דק יותר נוטה להצטבר בקלות רבה יותר, מה שמפחית את הנזילות ומקשה על יישום מוצרים מעורבבים בפיזור", מסביר חוקר Toray Eiichiro Tamaki."כדי למנוע את בעיית ההידבקות, הננו-לוחות מדוללים בדרך כלל בתמיסה בריכוז נמוך.עם זאת, זה מקשה על השגת ריכוז מספיק כדי לנצל את מלוא היתרונות של הגרפן."פיזור GNP עדין במיוחד ונזילות מוגברת לקלות הטיפול והמיזוג.נאמר כי יישומים ראשוניים כוללים סוללות, מעגלים אלקטרוניים להדפסה וציפויים נגד קורוזיה למניעת חדירת מים וחמצן.החברה חוקרת ומייצרת גרפן כבר 10 שנים ולטענתה פיתחה טכנולוגיית פיזור כדי להפוך את הגרפן למשתלם יותר.החוקרים מאמינים שהפולימר הייחודי משפיע הן על הננו-גליונות עצמם והן על מדיום הפיזור, ציין Tamaki, ואמר שהוא עובד טוב במיוחד עם ממיסים קוטביים מאוד.
בהתחשב בכל היתרונות הפוטנציאליים ש-GNP מציע, אין זה מפתיע שיותר מ-2,300 פטנטים הקשורים ל-GNP הונפקו לעסקים ולאקדמיה.מומחים צופים צמיחה משמעותית עבור הטכנולוגיה הזו, ואומרים שהיא תשפיע על יותר מ-45 תעשיות, כולל צבעים וציפויים.מספר גורמים חשובים המעכבים את הצמיחה בוטלו.ראשית, דאגות סביבתיות, בריאות ובטיחות (EHS) עשויות להוות בעיה עבור ננו-חלקיקים חדשים, שכן האישור הרגולטורי (למשל מערכת REACH (רישום, הערכה, אישור והגבלה של כימיקלים) של האיחוד האירופי) מוקל.בנוסף, מספר ספקים בדקו בהרחבה חומרים לחיזוק GNP כדי להבין טוב יותר מה קורה בעת ריסוס.יצרני הגרפן ממהרים לציין שמכיוון שהתל"ג עשוי מהמינרל גרפיט המופיע באופן טבעי, התהליך שלהם מטבעו ידידותי יותר לסביבה מאשר תוספים רבים אחרים.האתגר השני הוא להשיג מספיק במחיר סביר, אבל זה גם מקבל מענה כאשר היצרנים מרחיבים את מערכות הייצור שלהם.
"המכשול העיקרי להכנסת הגרפן לתעשייה היה כושר הייצור של יצרני הגרפן, בשילוב עם העלות הגבוהה ההיסטורית של המוצר", מסביר טארק ג'לול מ-Lead Carbon Technologies, פרויקט טכנולוגי של NanoXplore."מתגברים על שני המכשולים הללו ומוצרים המשופרים בגרפן נכנסים לשלב המסחרי כאשר פערי ההספק והמחירים מצטמצמים.לדוגמה, החברה שלי נוסדה ב-2011 וכעת היא יכולה לייצר 4,000 ט'/ט בשנה, לפי IDTechEx Research (בוסטון), אנחנו יצרנית הגרפן הגדולה בעולם.מתקן הייצור החדש שלנו הוא אוטומטי לחלוטין ויש לו מבנה מודולרי שניתן לשכפל בקלות אם יש צורך בהרחבה.מחסום מרכזי נוסף ליישומים תעשייתיים של גרפן הוא היעדר אישור רגולטורי, אבל זה קורה עכשיו".
"לתכונות שמציע הגרפן עשויות להיות השפעה גדולה על תעשיית הצבעים והציפויים", מוסיף ולזין."למרות שלגרפן יש עלות גבוהה יותר לגרם מאשר תוספים אחרים, הוא משמש בכמויות קטנות כל כך ומספק יתרונות חיוביים כל כך שהעלות לטווח ארוך היא משתלמת.לפתח ציפוי גרפן?
"החומר הזה עובד ואנחנו יכולים להראות שהוא ממש טוב", הוסיף פוטס."הוספת גרפן למתכון, אפילו בכמויות קטנות מאוד, יכולה לספק תכונות טרנספורמציה."
Peggy Malnati is a regular contributor to PF’s sister publications CompositesWorld and MoldMaking Technology magazines and maintains contact with clients through her regional office in Detroit. pmalnati@garpub.com
מיסוך משמש ברוב פעולות גימור המתכת בהן יש לעבד רק אזורים מסוימים של פני השטח של החלק.במקום זאת, ניתן להשתמש במיסוך על משטחים שבהם טיפול אינו נדרש או שיש להימנע מהם.מאמר זה מכסה היבטים רבים של מיסוך גימור מתכת, כולל יישומים, טכניקות וסוגי מיסוך שונים בשימוש.
הדבקה משופרת, מוגברת עמידות בפני קורוזיה ושלפוחיות, ואינטראקציה מופחתת של ציפוי עם חלקים דורשים טיפול מקדים.