ФАНТАСТИЧЕСКИЙ СВЕТ: технологии радиационного отверждения
В статье - информация о некоторых последних инновациях в области радиационного отверждения, проблематика применения технологий, эффективные решения…
«Необходимость – мать изобретательности» – так гласит старая пословица; поэтому давайте рассмотрим некоторые последние инновации в области радиационного отверждения, которое было создано для того, чтобы удовлетворять специфические потребности.
Твердые вещества с ячеистой структурой или кристаллической решеткой могут оказаться полезными для биомедицинских применений, но сложные трехмерные структуры такого типа нельзя производить с помощью установок. Можно использовать стереолитографию (для которой часто используют смолы с радиационным отверждением) для производства форм для таких структур: но как потом удалить форму после отливки готового продукта?
Если убирать ее с помощью нагревания, то для производства готового продукта придется ограничиваться использованием только материалов, которые имеют высокую температурную стабильность. Недавно было найдено более удачное решение: производство формы с помощью материала, отверждаемого ультрафиолетовыми лучами, который остается растворимым в теплой щелочи даже после отверждения. Эта технология входит в число тех технологий, при использовании которых можно использовать преимущества, которые дают наполнители, растворимые в воде.
Что происходит, когда Вы хотите нанести на поверхность однородную пленку для защиты, но, в то же время хотите, чтобы был меняющийся глянец, создающий декоративный эффект, возможно, соответствующий по форме тому рисунку, который уже нанесен на пленку?
Одним из решений является включение материалов, таких как дополнительные фотосенсибилизаторы и ингибиторы отверждения, еще на стадии печатания рисунка, а уже затем нанесение радиационно отверждаемого лака. Лак в результате воздействия излучения будет отверждаться с различной скоростью в различных местах, или же можно получить частичное отверждение под воздействием ультрафиолетовых лучей там, где вводились фотосенсибилизаторы, но для общего и полного отверждения понадобится излучение электронного луча. Таким образом, можно изменять эффективность действия матирующих веществ в покрытии для того, чтобы получить нужный декоративный эффект без пробелов для защитных свойств покрытия.
Когда американский космический шаттл снова выйдет на орбиту, будут созданы все условия для того, чтобы любое повреждение внешней поверхности могло быть отремонтировано прямо в космосе. Любые потерянные керамические плитки будут замазаны пастой на силоксановой основе, но ведь носки крыльев покрыты армированным углерод-углеродным композитным материалом, для работы с которым понадобится что-нибудь покрепче. Инженеры NASA разработали глинообразный наполнитель, в состав которого входит карбид кремния, и который хорошо поддается отверждению под воздействием солнечного света - ну, а чего еще Вы ожидали?
Исследователи из Университета штата Флорида разработали ультрафиолетовое покрытие, в состав которого входят материалы, которые меняют поляризацию света, когда пленку натягивают или наносят на поверхность. Такие покрытия можно наносить на различные детали, такие как оси или карданные валы автомобилей. Тогда напряжения и нагрузки, которые возникают при использовании, можно быстро измерить, просто направив на детали поляризованный свет, и измерив степень изменения поляризации. В настоящее время эта технология используется для совершенствования конструкции деталей на этапе создания экспериментальной модели, но, в конечном счете, ее можно использовать для проведения неразрушающих испытаний на протяжении всего срока эксплуатации летательного аппарата.
Рецептуры, предполагающие радиационное отверждение, можно использовать как для защиты уже созданного, так и для проектирования будущего. В 1974 г., огромная 'терракотовая армия', состоящая из 7000 скульптурных изображений, была обнаружена вблизи Сияня в Китае. Они были раскрашены после обжига глины с использованием натуральных лаков и неорганических красителей, но после того, как они подвергались многолетнему воздействию воздуха, лаковое покрытие разрушилось. Похоже, что нанесение водного раствора гидроксиметил метакрилата (который способен проникать и сквозь слой краски, и сквозь поверхность терракоты) с последующей полимеризацией покрытия с помощью облучения электронным лучом, дает наибольшую надежду на сохранение внешнего вида этих скульптур.
Вспененные материалы часто производят с помощью термической полимеризации водно-жировых эмульсий высокой дисперсной фазы (HIPE). Пенопластам могут потребоваться несколько часов для отверждения, вслед за которым осуществляется медленное удаление воды. Считается, что с помощью фотополимеризации HIPE можно производить и пенопласты с закрытыми порами, и пенопласты с открытыми порами, слоями до 8 мм толщиной. Это не только ускоряет производство, но и позволяет использовать рецептуры с низкой стабильностью, которые ломаются во время медленных термических процессов.
Сейчас имеются на рынке светоизлучающие диоды (LED), которые излучают свет в диапазоне, который можно использовать для радиационного отверждения, с предложением разнообразных LED, пригодных для использования в применениях с мелкосерийным отверждением. Технология отверждения, которую можно использовать только с применением LED, сводится к их размещению внутри композита так, чтобы они способствовали отверждению в тех местах, которые недоступны для внешнего освещения. Разумеется, LED и их соединения должны оставаться на своем месте после отверждения, так что эту технологию, возможно, никогда нельзя будет широко использовать, но ее исследовали для использования в качестве способа отверждения костного цемента, медицинского применения, при котором термическое отверждение непремлемо, а освещение всей цементируемой области может быть физически невозможно.
Ситуация в области технологии радиационного отверждения постоянно меняется. Что еще нас ожидает, и что еще может появиться на сцене?