智能涂料市場與技術(shù)發(fā)展簡介

智能涂料體現(xiàn)了新材料和新技術(shù)的結(jié)合，是既有傳統(tǒng)涂料的保護(hù)和裝飾性能，又可以對外部環(huán)境變化以可控的方式進(jìn)行響應(yīng)并產(chǎn)生自適性，增強(qiáng)應(yīng)用效果的新型涂料。

● 智能涂料類型及市場需求 ●

智能涂料主要包括以下幾類：

（1）環(huán)境反饋型，包括傳感涂料、熱敏和壓敏涂料等；

（2）納米應(yīng)用型，包括自愈合涂料、光學(xué)涂料、超導(dǎo)涂料等；

（3）生物活性性，包括抗菌涂料、生物基涂料、光引發(fā)和生物引發(fā)涂料等；

（4）創(chuàng)新型，包括超疏水涂料、自潤滑涂料和自清潔涂料等。

目前智能涂料的市場需求呈現(xiàn)快速增長。根據(jù)《2020-2024年智能涂料行業(yè)深度市場調(diào)研及投資策略建議報告》顯示，2013-2019年，全球智能涂料市場規(guī)模年均復(fù)合增長率達(dá)到31.6%，呈現(xiàn)高速增長態(tài)勢，2019年市場規(guī)模約為36.3億美元。預(yù)計未來5年，全球智能涂料市場將繼續(xù)保持快速上升態(tài)勢，到2024年市場規(guī)模將達(dá)到86.1億美元。

智能涂料種類較多，且產(chǎn)品種類仍不斷增加，從市場結(jié)構(gòu)來看，在多種智能涂料中，防腐智能涂料、自愈合智能涂料以及自清潔智能涂料三種涂料應(yīng)用較為廣泛，三者合計市場占比達(dá)到66.4%左右。受益于汽車、建筑外墻、建筑內(nèi)飾等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅堋⒁拙S護(hù)的涂裝需求不斷增加，自清潔涂料成為全球份額占比最大的細(xì)分市場，2019年市場占比達(dá)到45%左右。

 

圖：智能涂料廣泛應(yīng)用于電子、醫(yī)學(xué)、汽車交通、航空航天、軍工、建筑等多個領(lǐng)域。

● 如何實現(xiàn)涂料性能的智能化及應(yīng)用案例分享 ●

實現(xiàn)涂料性能的智能化可以通過三個基礎(chǔ)的步驟實現(xiàn)：

（1）是選擇添加劑，適合的添加劑需要具有獨特的性能表現(xiàn)，足以滿足配方中對“智能化”性能的要求；

（2）是對涂料樹脂基料、顏料以及原料的選擇，此類材料從單個性能上無法滿足涂料的基本性能，但通過配方搭配可以滿足涂料的基礎(chǔ)性能，包括各種力學(xué)性能和抗性等；

（3）是實現(xiàn)涂料涂層對外面環(huán)境的性能反饋。

英國紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)研發(fā)的監(jiān)測橋梁等金屬結(jié)構(gòu)疲勞情況的傳導(dǎo)型智能涂料，在配方設(shè)計中加入了細(xì)微壓電材料晶體，當(dāng)這種晶體受到拉伸和擠壓時，可產(chǎn)生與所受外力成比例的電信號，通過分析這些電信號，可以了解建材的疲勞程度。在使用中，只要在金屬結(jié)構(gòu)表面涂覆該種涂料，再外涂一層導(dǎo)電涂層，當(dāng)施加電壓時，涂料中的晶體與構(gòu)件表面形成正確的角度，金屬構(gòu)件無論從什么方向受力時，涂料都可產(chǎn)生相應(yīng)的電信號，受力越大，產(chǎn)生的電信號越強(qiáng)。

智能材料公司(Intelligent Materials)開發(fā)的涂料中使用稀土納米晶體，可以發(fā)出獨特的光線特征，安裝在手杖尖端的傳感器可以被這種光線激活并讀取信息。將脈沖激光或LED脈沖光發(fā)射到這些材料中，則會得到特定頻率的反饋。可通過該涂料幫助汽車識別交叉路口或車道，或提供使GPS更加準(zhǔn)確的標(biāo)記，用于自動駕駛汽車，同時這款涂料也可用于幫助盲人。

2010年的美國化學(xué)學(xué)會上，科學(xué)家宣布成功研制出一種可以“感知”溫度的智能涂料。將該材料涂抹在屋頂上，不僅可以在炎熱的夏季反射太陽光，降低高昂的電費，而且當(dāng)冷空氣襲來，還能轉(zhuǎn)變角色，把太陽能運輸?shù)轿堇铮�保持室�?nèi)溫度。

在涂料制作過程中，廢棄的食用油首先被液化為一種液態(tài)聚合物，與未經(jīng)加工過的食用油不同，該聚合物不會散發(fā)出任何味道。

在溫暖天氣中，涂上智能涂料的瀝青屋頂溫度可以下降50%至80%;而在寒冷天氣中，高溫可提高80%。

韓國的科研人員開發(fā)了解決混凝土開裂問題的自修復(fù)保護(hù)涂層，將可以使裂縫愈合的材料封裝在微膠囊里面，當(dāng)混凝土表面開裂發(fā)生時，微膠囊會因為開裂而破裂，膠囊內(nèi)部的材料會隨著流入裂縫中，只要有陽光照射在混凝土表面，就會被激發(fā)并固化。這一過程為光觸發(fā)自修復(fù)體系，不需要催化劑，對環(huán)境友好，而且成本不高，是一種和實用的修復(fù)混凝土裂縫的方法。

自清潔涂料方面，我國研究者通過氟化的二氧化鈦納米粒子制成疏水涂料，先將雙面膠涂在玻璃表面，然后加入疏水涂料，形成類似三明治的結(jié)構(gòu)，玻璃和疏水涂料分別粘結(jié)在雙面膠兩側(cè)，表面非常堅固，甚至用砂紙交叉摩擦幾十個來回，仍然可以保持表面超疏水性。

全球市場中，北美、歐洲與亞太地區(qū)是智能涂料的主要應(yīng)用市場，亞太地區(qū)智能涂料需求增速高于全球平均水平。智能涂料主要供應(yīng)商包括阿克蘇諾貝爾、艾仕得、PPG工業(yè)、宣偉以及立帕麥等。相比于美國及日本市場，中國的智能涂料行業(yè)起步較晚，目前仍處于發(fā)展初期階段，行業(yè)在技術(shù)水平、生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品質(zhì)量等方面仍存在較大提升空間，隨著中國城市化、工業(yè)化進(jìn)程加快以及環(huán)保監(jiān)管日益嚴(yán)格，智能涂料發(fā)展的空間非常廣闊。