纽黑文,康涅狄格州——事实证明,看着油漆变干可能并不像老话所说的那么无聊。由耶鲁大学研究人员领导的一个团队提出了一种新技术来研究涂层干燥和剥离的力学机理,并发现这个过程远非寻常。

在8月9日至13日的《美国国家科学院院刊》上,该团队提出了一种新的方法来成像和分析导致胶体涂层的机械应力,胶体涂层是一种物质的微观颗粒分散在另一种物质上,从表面剥离。

了解涂层失效的方式和原因在物理和生物科学中具有广泛的应用,耶鲁大学机械工程John J. Lee副教授、该研究的主要作者Eric Dufresne说。

“涂层可以保护你遇到的几乎所有表面,从墙上的油漆到煎锅上的特氟龙,再到我们身体上的皮肤。当涂层剥离和开裂时,它们会使底层材料处于危险之中。”“我们的研究旨在查明涂层失效的原因。我们开发了这项新技术来放大涂层,并在微观层面上观察它们的失败。”

为了在3-D中可视化油漆的微观运动,该团队混合了微小的荧光颗粒,这些荧光颗粒在激光照射下会发光。通过用显微镜追踪这些颗粒随时间的运动,他们详细捕捉到了油漆剥皮和干燥时的运动。

此外,该团队还能够跟踪涂料干燥过程中产生的三维力,绘制出涂层失效时机械变形的“应力图”。Dufresne说:“诀窍是将涂料涂在由硅橡胶制成的柔软表面上,在涂料干燥时施加的温和力会使其轻微变形。”

Dufresne说,虽然目前的研究主要集中在胶体涂层上,但该技术可以应用于所有类型的涂层。接下来,该团队希望改进现有的方法,以减轻各种涂层的剥落。

该研究的其他作者包括Ye Xu, Wilfried Engl, Elizabeth Jerison和Callen Hyland(耶鲁大学);凯文·瓦伦斯坦(普林斯顿大学);拉里•威伦(联合利华)。