通过共聚焦激光显微镜观察的水滴
通过共聚焦激光显微镜观察的水滴, 在原钢(A)和表面有涂层的钢(B)表面可以看到. 钢, 哪些是易受侵蚀的问题, 涂覆后疏水性显著改善.

BGSU光化学科学家为国家公园管理局创造了屡获殊荣的涂层来保护历史古迹

Dr. Joe Furgal,博士生Cory Sims和博士后澳博官方网站员Dr. Chamika Lenora为国家公园管理局开发了三固化涂层系统,以帮助表面抵御侵蚀

澳博官方网站人员 光化学科学中心 鲍林格林州立大学的澳博官方网站人员开发出了一种涂层系统,该系统在保护历史古迹方面表现出了前景,甚至可能还有更多的用途.

由博士组成的澳博官方网站小组. Joe Furgal是 化学 BGSU的博士生Cory Sims和博士后澳博官方网站员Dr. Chamika Lenora使用三种不同的化学形式开发了一种混合有机硅涂层系统,可以延长遭受高水平侵蚀的多个表面的寿命, 包括国家纪念碑, 历史建筑, 雕像, 墓石和建筑物.

在国家公园管理局的资助下,美国.S. 内政部和国家保护技术和培训中心, 澳博官方网站小组正在寻找一种减轻环境破坏的方法,同时开发了一种快速固化、寿命长、可以以多种方式应用的涂层.  

到目前为止, 他们的澳博官方网站结果 既鼓舞人心又获奖. 该澳博官方网站于10月在凯斯西大学举行的俄亥俄州东北部聚合物倡议(PiNO)会议上发表, Sims获得了PPG最佳海报奖. 

最初, Furgal正在开发一种涂层系统,使船只表面更疏水, 或方面, 但看到公园管理局正在澳博官方网站使材料耐侵蚀. 合身是自然的.

“我想出了这个涂层系统,最初是为船只设计的, 但那时候只是一个提议,我们还没有做任何事情,Furgal说. “当我看到国家公园的拨款, 我认为, “我想知道我们是否可以用这种涂层来保护纪念碑.’”

经过一整年的测试, BGSU的澳博官方网站人员发现他们的系统是, 简而言之, 对各种表面有效.

“他们可以把它用在任何石头上, 钢, 铁, 玻璃, 混凝土, 砖, 木头——除了面料几乎什么都有,西姆斯说. “理想情况下, 它可以减少侵蚀,还可以帮助涂鸦,因为一旦涂上涂料,你只需要花点力气就可以擦掉记号笔或喷漆.”

表面镀膜玻璃上的标记很容易擦掉.
半浸涂玻璃样品,以显示使用永久记号笔的效果. 表面镀膜玻璃上的标记很容易擦掉.

混合方法

BGSU团队使用了三种不同的化学反应(紫外线引发的硫醇烯反应, 胺/环氧反应和烷氧基硅烷溶胶-凝胶固化)以获得每种方法的理想质量,同时降低其不理想的质量.

丙烯酸树脂需要很长的固化时间, 这使得它们很难在室外的表面上使用. 聚四氟乙烯等含氟聚合物会带来环境问题,不能在所有表面使用, 而某些环氧树脂在遭受侵蚀时容易氧化和变色.

他们还面临着如何在没有天气计的情况下测试涂层的挑战——一种模拟涂层暴露在阳光下的紫外线老化技术——以测试各种极端气候, 所以他们即兴发挥.

“一开始我们必须自己制作天气系统, 但我们最终决定在大楼里做测试是不可行的,Furgal说. ”而不是, 我们决定去楼顶把它们放到真实的世界里. 在我们发表任何东西之前,我们有一年的真实世界的澳博官方网站.”

他们移动涂有涂层的表面, 包括石头和玻璃, 在校园物理科学实验楼的屋顶上, 这使他们受到了地理上的优势之一:俄亥俄州北部的天气会造成多种侵蚀.

“谢天谢地, 俄亥俄州非常好,因为我们什么都有:充足的雨水, 大量的冰, 大量的雪, 一些极端高温, 有些极端寒冷,西姆斯说. “我们没有森林火灾或沙尘暴类型的情况,但他们看到了几乎所有其他情况.”

高分

在测试过程中, 三体系涂层样品表现出改善的疏水性和对许多表面上的多种侵蚀类型的过早反应性:玻璃, 钢, 木, 大理石, 花岗岩, 砖, 和腈, 这些都得益于涂层. 

木材仍然是许多历史建筑的主要建筑材料, 这可能是一个挑战,因为木材既多孔又易燃. 像砖, 然而, 取样显示表面吸收了涂层, 使其更耐水损害.

此外,阻燃测试证明有希望. 在直接接触火焰时, 经过处理的木材保持了形状,并在火焰消退后11秒自动熄灭, 哪一种比未经处理的木材快90%——这表明木结构可能应用于森林火灾易发地区.

直接暴露在火中的未涂层(左)和涂层(右)木材表面的比较. 涂了涂层的木头在11秒内熄灭,并保持了它的形状, 在容易发生森林火灾的地区,哪种方法有用.

直接暴露在火中的未涂层(左)和涂层(右)木材表面的比较. 涂了涂层的木头在11秒内熄灭,并保持了它的形状, 在容易发生森林火灾的地区,哪种方法有用.

全年观察的涂层石材表面即使在暴露的室外环境中,温度从零下到100多华氏度,也表现出长期的稳定性, 这使得它成为石头纪念碑的理想选择,比如墓地.

这项澳博官方网站旨在解决国家公园管理局的一个问题, 它还表明,涂层系统可以应用得更广泛. 澳博官方网站人员目前有一项专利正在申请中,并正在努力获得许可和启动公司商业化的可能性.

西姆斯笑着说:“我们发现它起作用了. “如果你一年前问我, 我会说,如果它只在石头上起作用,我会很高兴, 但我们发现它的作用远不止于此.”

BGSU澳博官方网站人员进行的涂层澳博官方网站的一个可能应用是在墓碑上

BGSU澳博官方网站人员进行的涂层澳博官方网站的一个可能应用是在墓碑上, 其中一个没有涂层(A), 涂抹一天后(B), 111天(C), 131天(D), 184天(E), 以及暴露在各种天气条件下的户外194天(F). 即使在暴露的室外环境中,涂层的石头也表现出长期的稳定性.

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更新日期:11/10/2022 08:22AM