Smart Paint signaleert wanneer apparatuur te heet is om te hanteren
Zafar Iqbal
Onderzoekers van NJIT hebben een verf ontwikkeld voor gebruik in coatings en verpakkingen die van kleur verandert bij blootstelling aan hoge temperaturen. Dit geeft een visuele waarschuwing aan mensen die werken met materiaal of apparatuur die bij oververhitting defecten kan vertonen, kan exploderen of brandwonden kan veroorzaken.
De technologie werd in opdracht gegeven en gefinancierd door het U.S. Army Armament Research Development and Engineering Center (ARDEC) op Picatinny Arsenal als reactie op gevaarlijke omstandigheden in de woestijn tijdens de oorlog in Irak, bijvoorbeeld, waar soldaten melding maakten van temperaturen in de buurt van munitie die soms hoger waren dan 190 graden F, ver boven de ontwerplimieten van de granaten."Het zou handig zijn geweest als we een soort gekalibreerd temperatuursignaal hadden gehad dat waarschuwde: 'Kom niet in de buurt van deze granaat en raap hem niet op! "aldus Zafar Iqbal, onderzoeksprofessor aan de afdeling Chemie en Milieukunde, die het gezamenlijke onderzoeksteam van NJIT/ARDEC leidde. Het materiaal, dat een "thermo-indicerende samenstelling" wordt genoemd en wordt aangebracht als coating of markering op verpakkingen, verandert van blauw naar rood in verschillende tinten als reactie op een temperatuurbereik, beginnend bij ongeveer 95 graden F. In mei van dit jaar werd er een Amerikaans patent op toegekend.
"We hebben in wezen commerciële verven aangepast en op nanotechnologie gebaseerde concepten geïntroduceerd om de triggertemperaturen aan te passen," legde Iqbal uit, eraan toevoegend dat zijn laboratorium begint met de ontwikkeling van inkten die gerelateerd zijn aan de verven en die kunnen worden aangebracht door inkjetprinters.
Zijn huidige onderzoek kwam voort uit eerder werk bij Honeywell, toen Allied Corp., dat leidde tot een "slimme coating" met kleurgevoelige materialen die aangaf hoe lang een stof was blootgesteld aan temperaturen die hoog genoeg waren om de functionaliteit ervan aan te tasten. Het tijd-temperatuur apparaat is op grote schaal gebruikt door de Wereldgezondheidsorganisatie, bijvoorbeeld op etiketten van vaccinverpakkingen.
Tijd-temperatuurcodering is ook belangrijk voor munitie, die jarenlang kan worden opgeslagen en over lange afstanden kan worden vervoerd. Tot nu toe was er geen kosteneffectieve manier om vast te stellen wanneer munitie kritieke blootstellingen heeft doorgemaakt, ook niet over een periode van meerdere dagen. Thermische stabilisatoren in wapencontainers kunnen uitgeput raken door langdurige blootstelling aan hoge temperaturen. Iqbal zei dat de codering zal worden opgenomen in de thermische verf als onderdeel van het eindproduct voor het leger.
De technologie heeft mogelijk ook bredere toepassingen, zoals als temperatuurindicator voor fabrieksmachines en huishoudelijke apparaten en gereedschappen die aangeven dat ze gevaarlijk heet zijn geworden, of als waarschuwing voor brandweerlieden voor de intensiteit van een brand aan de andere kant van een deur die is gecoat met de thermische verf. Verschillende grote bedrijven toonden interesse tijdens een recente expo. Het patent is gezamenlijk eigendom van NJIT en het Amerikaanse leger; NJIT is van plan de technologie te commercialiseren.
Iqbal, die momenteel werkt aan een boek getiteld "Nanomaterials Science and Technology" dat gepubliceerd zal worden door Cambridge University Press, heeft 22 Amerikaanse patenten op een breed scala aan technologieën.
Hij heeft door de jaren heen samengewerkt met het Amerikaanse leger sinds hij in 1969 in dienst trad bij het Feltman Research Laboratory op Picatinny Arsenal in New Jersey, twee jaar nadat hij zijn Ph.D. had behaald aan de Universiteit van Cambridge, waar hij onderzoek deed in het gerenommeerde Cavendish Lab, waar belangrijke wetenschappelijke ontwikkelingen plaatsvonden zoals de ontdekking van het elektron en de dubbele-helixstructuur van DNA. Tot 1977 was hij onderzoekswetenschapper voor het leger, voordat hij enkele jaren terugkeerde naar het onderwijs en onderzoek. Daarna werkte hij bijna 20 jaar als senior hoofdwetenschapper en projectmanager bij Honeywell en haar voorgangers, Allied en Allied Signal, voordat hij bij NJIT kwam.
Iqbal ontwikkelt momenteel een verwante technologie die aangeeft of een product beschadigd is door kracht, schokken of blootstelling aan gevaarlijke chemicaliën, zoals kankerverwekkende stoffen, of aan straling.
"Een slimme gecodeerde coating is als een slimme huid - het geeft een visueel of sensorisch signaal af om je te vertellen of er een probleem is," zegt hij, waarbij hij opmerkt dat sporthelmen die in American football worden gebruikt een mogelijke toepassing zouden zijn, waarbij coaches kunnen bepalen of een speler een schadelijke klap op het hoofd heeft gekregen.