Smart Paint signalisiert, wenn das Gerät zu heiß ist, um es zu handhaben
NJIT-Forscher haben eine Farbe für den Einsatz in Beschichtungen und Verpackungen entwickelt, die ihre Farbe ändert, wenn sie hohen Temperaturen ausgesetzt wird, und so eine visuelle Warnung für Personen liefert, die mit Material oder Geräten hantieren, die bei Überhitzung zu Fehlfunktionen, Explosionen oder Verbrennungen führen können.
Die Technologie wurde vom U.S. Army Armament Research Development and Engineering Center (ARDEC) im Picatinny Arsenal in Auftrag gegeben und finanziert, als Reaktion auf die gefährlichen Bedingungen in der Wüste während des Irak-Krieges, wo Soldaten von Temperaturen in der Nähe von Munition berichteten, die manchmal 190 Grad F überschritten, was weit über den Konstruktionsgrenzen der Geschosse lag."Es wäre hilfreich gewesen, eine Art von kalibriertem, temperaturgesteuertem Signal zu haben, das warnt: 'Geh nicht in die Nähe dieser Schale oder heb sie auf!' ", sagte Zafar Iqbal, ein Forschungsprofessor in der Abteilung für Chemie und Umweltwissenschaften, der das gemeinsame NJIT/ARDEC-Forschungsteam leitete. Das Material, das als "thermisch anzeigende Zusammensetzung" bezeichnet wird und als Beschichtung oder Markierung auf Verpackungen aufgebracht wird, färbt sich bei verschiedenen Temperaturen, beginnend bei etwa 95 Grad F, in verschiedenen Farbtönen von blau bis rot .
"Wir haben im Wesentlichen kommerzielle Farben modifiziert und auf Nanotechnologie basierende Konzepte eingeführt, um die Auslösetemperaturen maßzuschneidern", erklärte Iqbal und fügte hinzu, dass sein Labor mit der Entwicklung von Tinten im Zusammenhang mit den Farben beginnt, die von Tintenstrahldruckern aufgetragen werden können.
Seine aktuellen Forschungen gehen auf frühere Arbeiten bei Honeywell, damals Allied Corp. zurück, die zu einer "intelligenten Beschichtung" mit farbempfindlichen Materialien führten, die anzeigten, wie lange eine Substanz Temperaturen ausgesetzt war, die hoch genug waren, um ihre Funktionalität zu beeinträchtigen. Die Zeit-Temperatur-Kennzeichnung wurde beispielsweise von der Weltgesundheitsorganisation auf Etiketten von Impfstoffverpackungen verwendet.
Die Zeit-Temperatur-Codierung ist auch für Munition wichtig, die viele Jahre gelagert und über weite Strecken transportiert werden kann. Bislang gab es kein kostengünstiges Mittel, um zu erkennen, wann Munition kritischen Belastungen ausgesetzt war, auch nicht über einen Zeitraum von mehreren Tagen. Thermische Stabilisatoren, die in Waffenbehältern eingebaut sind, können durch längere Einwirkung von hohen Temperaturen verbraucht werden. Iqbal sagte, dass die Kodierung in den thermisch indizierenden Farben als ein Element des Endprodukts für die Armee enthalten sein wird.
Die Technologie hat potenziell auch breitere Anwendungen, einschließlich als Temperaturindikator für Fabrikmaschinen und Haushaltsgeräte und Werkzeuge, die signalisieren, dass sie gefährlich heiß geworden sind, oder als Warnung für Feuerwehrleute vor der Intensität eines Feuers auf der anderen Seite einer mit der Thermofarbe beschichteten Tür. Mehrere große Unternehmen haben auf einer kürzlich stattgefundenen Messe ihr vorläufiges Interesse daran bekundet. Das Patent befindet sich im gemeinsamen Besitz des NJIT und der U.S. Army; das NJIT plant, die Technologie zu kommerzialisieren.
Iqbal, der derzeit an einem Buch mit dem Titel "Nanomaterials Science and Technology" arbeitet, das von der Cambridge University Press veröffentlicht werden soll, hat 22 US-Patente für eine breite Palette von Technologien erhalten.
Er hat im Laufe der Jahre mit der US-Armee zusammengearbeitet, seit er 1969 zum Feltman Research Laboratory im Picatinny Arsenal in New Jersey kam, zwei Jahre nachdem er an der Universität Cambridge promoviert hatte, wo er am renommierten Cavendish Lab forschte, dem Ort so bedeutender wissenschaftlicher Fortschritte wie der Entdeckung des Elektrons und der Doppelhelixstruktur der DNA. Bis 1977 war er als Forschungswissenschaftler für die Armee tätig, bevor er für einige Jahre in die Lehre und Forschung zurückkehrte und dann fast 20 Jahre lang als leitender Wissenschaftler und Projektmanager bei Honeywell und dessen Vorgängerunternehmen Allied und Allied Signal arbeitete, bevor er zum NJIT kam.
Iqbal entwickelt derzeit eine verwandte Technologie, die signalisieren würde, ob ein Produkt durch Gewalteinwirkung, Stöße oder den Kontakt mit gefährlichen Chemikalien, wie z. B. Karzinogenen, oder durch Strahlung beschädigt wurde.
"Eine intelligente kodierte Beschichtung ist wie eine intelligente Haut - sie wird ein visuelles oder sensorisches Signal liefern, das Ihnen sagt, ob es ein Problem gibt", sagt er und merkt an, dass Sporthelme, die im American Football verwendet werden, eine mögliche Anwendung wären, die Trainern helfen würde, festzustellen, ob ein Spieler einen schädlichen Schlag auf den Kopf erhalten hat.