新兴环境友好型涂料：纳米涂料的应用趋势和发展

　　近几年来，全球涂料行业在技术上不断突破发展，各类新型涂料应运而生。其中，纳米涂料就是新兴涂料种类之一，根据著名的市场调研公司Allied Market Research报告中指出，在2022年全球纳米涂料市场总值预期将达到130亿美元以上，其中从2016年开始，到2022年年均复合增长率为21.0%。同时随着科技在不断发展的前提下，纳米技术和纳米材料的发展和应用将越来越普及，同时也将带动涂料行业制造技术往更高峰发展。

　　目前市面上的纳米涂料主要是由纳米材料与涂料复合而成，由于纳米材料在空间上至少有一维大小介于1nm至100nm(纳米级)，因其大小尺度的特性，产生异于一般材料的性质，使涂料性能显著提升及具有新功能。在最近这几年间，纳米涂料的应用越来越广泛，在电子、能源、食品包装、建筑、船舶、军事国防、汽车制造、航空航天、医疗等工业领域更是逐渐取代传统涂料。此外，纳米涂料的新功能，尤其是自洁、防污防水、抗菌、防腐蚀、减摩等，开拓了更大的市场空间。那么帕瑞就细数下纳米涂料在未来，在行业领域内的应用趋势和发展：

　　一、纳米抗菌涂料

　　目前全球疫情尚未得到完全有效的控制，各国经济并未得到有效恢复，加之疫情的肆虐，健康、安全成为了全人类的第一需求。在这样的大背景之下，各行业都在大力研发能够抗菌抗病毒的产品，以求能在庞大的健康需求市场能分得一杯羹。而研发抗菌抗病毒性涂料就是纳米涂料的主要应用方向之一。纳米抗菌涂料的纳米粒子加入了抗菌剂，当涂层与细菌、病毒或真菌接触后会穿透它们的外膜并迅速毁灭它们，使得涂层具有抑制微生物及病原体生长和繁殖的功能。

　　目前，能够有效抗菌抗病毒的纳米抗菌涂料主要应用于诊所、医院、实验室甚至家居等地方，亦用于医疗设备领域，以防止和减少病菌感染。目前，钛白粉、有机硅烷、碳纳米管等纳米粒子应用在抗菌涂料上;然而，由于一些纳米材料具有高反应性，因此对这些材料应用在抗菌涂层的能力需进行更多研究。

　　二、纳米超疏水涂料

　　在现代产品设计中，产品的表面，除了作为装饰用途之外，还需要具备不同的特殊功能以增加产品的功能性特色，包括表面有良好触感并能长时间保持良好外观、易于维护且不易被沾污，甚至不易留下水渍或指印等。纳米超疏水涂料掺有纳米结构无机粉体，主要成分是二氧化硅，使得固体涂层的水接触角大于150°，在表面上形成超疏水的效果，提供防污和防水与自洁的功效。

　　三、纳米涂料的减摩和摩擦学应用

　　润湿作用是指液体与固体接触，使固体表面能下降的现象。一直以来，润湿作用是物理学家和材料工程师主要关注的研究课题。从物理角度而言，润湿作用的过程实质上都是界面性质及界面能量的变化;了解这种机制，利用纳米技术建构表面来控制润湿作用，可用于我们日常生活诸多方面，例如：防粘锅、发动机零件的低摩擦涂层、隐形眼镜舒适度等。

　　美国俄亥俄州的研究员在装有西红柿酱瓶内壁上，采用含有排斥缓冲剂的衬里，让液体可以迅速流出(不会因在瓶内壁上沾了一层没有用完造成浪费)。这种内建的排斥缓冲剂涂层，采用硅石纳米粒子，具有Y型微观结构，降低表面张力，使余下的液体可以顺利流出。

　　四、纳米涂料的防腐应用

　　据国际美国腐蚀工程师协会(NACE International)研究，全球每年的腐蚀成本达2.5万亿美元，约占全球GDP的3.4%。如实施防腐蚀工作，可使全球节省成本15%至35%(或375至8750亿美元)。因此，防腐涂料一直是挑战腐蚀的重要工具之一，全球各行业对防腐涂料有着巨大的需求，亦推动着防腐涂料技术的不断进步。

　　近代的新材料需要越来越复杂的涂层以提高性能和耐腐蚀性。例如：以石墨烯作为新型表面涂层，石墨烯具有超薄超轻、坚硬、表面可修饰性强、高耐腐蚀性、高耐磨性等优点，可在恶劣环境条件下提供最大程度的防金属腐蚀。以纳米微胶囊技术掺在涂料中，使得涂料具备修复功能;如涂层出现裂纹，胶囊破裂并释放修复液，毛细管作用流入裂纹中，阻止裂纹进一步扩展，从而修复裂纹，有效地提供防腐功能。