在我们的8月出版，我们了解到Lindsay Doyle使用带有TiO着色的醇-氨基体系配制了一种工业底漆₂还有炭黑。她的测试表明，配方符合所有客户的规格。然而，当Saul Vance进行测试时，由于表面出现了六边形蜂窝图案，光泽读数下降。索尔只是在配方中加入了一些酮类溶剂。他还消除了在烤箱中烘烤面板前的闪光时间。蜂窝状图案的原因是什么?扫罗打算如何解决这个问题?

索尔·万斯认出涂层表面的蜂窝状图案是Bénard细胞。当基材(高温)和表面(低温)之间存在温度梯度时，Bénard电池在溶剂型涂层中形成。这种温度梯度在涂层中引起对流。当温度梯度达到某一临界值时，系统的流动形态突然发生变化。溶剂通过薄膜上升到表面，在那里发生蒸发，导致冷却，粘度增加，并增加表面张力。随着粘度的上升和密度的增加，材料流回薄膜，向下流到热的基材表面，在那里循环重复。表面张力的变化也会影响细胞内电流的运动。材料从一个高表面张力区域流向一个低表面张力区域，因为它向下移动到薄膜中。随着溶剂从中间向上移动，在边缘向下移动，这种变化密度、表面张力和温度的动态过程导致流动形成六边形单元。

Bénard涂层中形成的细胞往往是造成表面缺陷的原因，称为浮动．当不同密度和颗粒大小的颜料在配方中混合时，细胞通常会出现。在这种情况下，林赛使用了小颗粒炭黑和大颗粒二氧化钛的组合。细颗粒大小的炭黑最容易移动，并集中在细胞的边缘。大颗粒大小的二氧化钛倾向于停留在电池的中间，不太可能移动到边界。这种颜料颗粒大小的分化在涂层表面形成六角形轮廓。二氧化钛与炭黑颜料密度的差别₂它的密度大约是炭黑的四倍，也有助于形成六角形细胞的颗粒的分离。

表面张力动态变化的一个很好的例子就是从酒杯中啜饮葡萄酒。当葡萄酒在玻璃杯中旋转时，可以看到表面的液体爬上暴露在空气中的酒杯一侧。乙醇发生蒸发，产生较大浓度的水和高表面张力。这种表面张力的变化导致葡萄酒在玻璃杯中向上移动，直到形成液滴，液滴又移动回葡萄酒的本体中。这就是导致葡萄酒短暂“流泪”的原因。表面张力随蒸发的动态变化被称为马兰戈尼效应。

Bénard细胞更有可能发生在涂层从下面加热时，产生温度梯度。当配方中的颜料颗粒大小和密度不同时，涂层中的这些垂直对流更常发生。具有大分子量分布(高多分散性)的醇酸树脂更容易形成Bénard细胞。涂层必须有足够低的粘度，以允许对流的形成。如果粘度太高，流动就会停止，就不会形成电流。

当索尔在林赛的配方中加入更多的溶剂时，涂层的粘度降低了。较低的固体也要求索尔应用较厚的湿层涂层。索尔还取消了闪闪时间。在面板进入烤箱之前，溶剂没有时间逸出，粘度也没有时间上升。所有这些因素都提高了对流形成的机会，并解释了为什么配方中增加的溶剂在烤箱固化过程中形成Bénard细胞。

为了解决这个问题，索尔通过添加非常少量的硅酮液来抑制Bénard细胞的形成。所述硅酮流体添加剂降低了所述配方的表面张力。他还加入了少量的聚合物添加剂，在固化过程中迅速增加配方的粘度。黏度的增加抑制Bénard细胞的形成。其中一种能够有效提高粘度的聚合物是低分子量纤维素酯。

Bénard细胞是自组织系统的一个例子，由法国科学家Henri Bénard在1900年首次发现。他把一种液体倒进一个透明的盘子里，并在盘子下面放置一个热源。他发现，只有在液体底部和顶部之间达到临界温度梯度后，细胞才会形成。在达到这个临界温度之前，热仅通过传导传递，分子通过热扩散随机移动。然而，当这个温度梯度足够大时，分子不是以随机的方式更快地移动到表面，而是自发地形成一个由对流液体的六边形细胞组成的有组织的系统。

罗利勋爵在1916年又一次尝试解释Bénard细胞的现象。自组织行为是由水动力不稳定性引起的。蜂窝状图案是由重力(或浮力)、热扩散、表面张力和粘度共同作用形成的。只要在硅油等不发生反应的液体中保持温差，蜂窝状图案就会持续存在。系统的结构是靠从表面散热来维持的。这种非凡的自组织行为就好像液体中的分子有自己的思想一样。每个分子的随机路径消失，因为它们一致移动到一起，形成Bénard细胞。

有关涂层中Bénard细胞的更多信息，请参阅:

1. 威克斯，Z.W，等。有机涂料:科学与技术。第3版。John Wiley and Sons, 2007, 502-505页。
2. 模式，T.C.油漆流动和颜料分散。第二版。Wiley-Interscience Publications, 1979，第592-597页。