Transparenta grafenbaserade beläggningar för förbättrad nötnings- och UV-beständighet i säkerhetsapplikationer

Sammanfattning

Polykarbonat (PC) används ofta i skottsäkert glas och kravallsköldar på grund av dess höga slaghållfasthet och höga ljusgenomsläpplighet. Den är dock mycket benägen för repor och nedbrytning när den utsätts för UV-ljus. För att mildra detta problem måste en skyddande beläggning appliceras.

Projektet syftar till att utveckla en enkel metod för att producera modifierad exfolierad grafen (MEG) som dispersion, för att göra den kompatibel med vanliga polymerer, såsom PMMA, för nötningsbeständiga och UV-skyddande beläggningar. Grafen är känt för att ha höga mekaniska egenskaper och mycket genomskinligt i det synliga området men inte för UV-ljus. Icke desto mindre kan god dispergerbarhet i organiska lösningsmedel endast erhållas när de utsätts för kemiska modifieringar. Dessutom, för att kommersialisera grafenbaserade produkter, måste dessa förändringar uppnås till låg kostnad och uppnås genom en enkel tillverknings-/modifieringsprocess.

Här kommer vi att producera MEG av grenade alkylsidokedjor, icke-kovalent bundna. Den största fördelen med att använda PMMA är dess miljöstabilitet, UV-ljusbeständighet som med tillsats av grafen ger bra antinötning och styrka. Därför är det rimligt att göra denna kombination för en synergistisk effekt i den resulterande beläggningen.

För att få kunskap om marknad och bearbetning kommer Preventor AB och Nanogate SE att bidra till utvecklingen till kommersiella produkter och slutligen godkänna förbättringen av PC-materialen. Detta projekt bidrar till SIO Grafens vision genom att skapa ett starkt nätverk mellan forskningsinstitutioner tillsammans med nystartade företag inom grafen, samt större industriella partners. Projektet ska bidra till FN:s hållbara utvecklingsmål 9, 12 och 13.

Abstract in English

Transparent graphene-based coatings for enhancement abrasion and UV-resistance in security applications

Summary

Polycarbonate (PC) is widely used in bulletproof glass and riot shields due to its high impact strength and high light transmission. However, it is very prone to scratches and degradation when exposed to UV-light. In order to mitigate this problem a protective coating needs to be applied.

The project aims to develop a simple method to produce modified exfoliated graphene (MEG) as dispersion, to make it compatible with common polymers, such as PMMA, for abrasion resistant and UV-protection coatings. Graphene is known for having high mechanical properties and highly translucent in the visible range but not to the UV-light. Nevertheless, good dispersibility in organic solvents can only be obtained when exposed to chemical modifications. Additionally, to commercialize graphenebased products, the said changes must be achieved at low cost and reached by a simple fabrication/modification process.

Here we will produce MEG by branched alkyl side chains, non-covalently bonded. The main benefit of using PMMA is its environmental stability, UVlight resistance which with the added graphene gives good anti-abrasion and strength. Therefore, it is reasonable to make this combination for a synergistic effect in the resulting coating.

To gain knowledge of the market and processing, Preventor AB and Nanogate SE, will contribute to the development into commercial products and finally approve the enhancement of the PC materials.

This project contributes to the SIO Grafen’s vision by creating a strong network between research institutes together with start-ups within the graphene’s work and bigger industrial partners. The project will contribute to the UN sustainable development goals 9, 12 and 13.

Utlysning:
Samverkan för kommersiella tillämpningar av grafen – våren 2023

Projektpartners: Tenutec, FOI, Preventor

Projektledare: Josué Mena

Projektform: Genomförbarhetsstudie

Bidrag: 300 000 kr

Projektets löptid: Juli 2023 - mars 2024

Relaterade styrkeområden: