Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mikrokapseln mit Memory Effekt - so wird jedes Produkt zum Chamäleon

31.03.2009
Ein lang gehegter Traum von Produktentwicklern und Marketingspezialisten könnte bald wahr werden: die Farbe von Produkten reversibel und gleichzeitig bistabil, d. h. ohne ständige Energiezufuhr, verändern zu können.

Eine gemeinsame technologische Entwicklung von vier Instituten der Fraunhofer-Gesellschaft und der University of California Riverside (UCR) verspricht ein auf sämtlichen Oberflächen universell einsetzbares Material, dessen Farbe mit Hilfe eines drucker- oder stiftähnlichen Geräts verändert werden kann.

Die Forscher setzen dabei nicht auf Farbpigmente, sondern auf sogenannte photonische Kristalle, die sich beispielsweise in Pfauenfedern, Schmetterlingsflügeln oder Opalen finden. Diese photonischen Kristalle reflektieren eine bestimmte Lichtwellenlänge, das Partikel erscheint dann beispielsweise blau. Während natürliche photonische Kristalle lediglich eine Lichtwellenlänge reflektieren können, gelang es Prof. Yin und seinen Mitarbeitern an der UCR, photonische Kristalle auf Basis nanoskaliger Eisenoxid-Partikel aufzubauen, deren reflektierte Lichtwellenlänge über das Anlegen eines Magnetfeldes gesteuert werden kann. So lässt sich durch die Intensität des angelegten Magnetfelds die Farbe über das gesamte sichtbare Lichtwellenspektrum verändern.

Bisher hatte diese Technologie allerdings noch mit einem wesentlichen Problem zu kämpfen: Bei Entfernung des Magnetfelds fiel das Kristallgitter zusammen und das eisenoxid-basierte Material zeigte sich wieder in seiner Eigenfarbe - Braun. Forscher der Fraunhofer-Gesellschaft entwickelten nun einen Ansatz, der es ermöglicht, die photonischen Kristalle der UCR auf Oberflächen zu applizieren und gleichzeitig die eingestellte Farbe zu fixieren. Dazu werden nanoskalige Eisenoxid-Partikel in einer Matrix dispergiert, deren Fließfähigkeit sich verändern lässt. Anschließend wird das Materialsystem in Mikrokapseln mit 20 -100 Mikrometer Durchmesser verkapselt. Auf diese Weise lassen sich nun die einzelnen Mikrokapseln über einen externen Manipulator, etwa mit einem Stift oder Drucker, in ihrer Farbe einstellen. Das Matrixmaterial bewahrt dabei die eingestellte Gitterstruktur und damit die gewünschte Farbe.

Die Mikrokapseln lassen sich mit bereits etablierten Applikationsverfahren auf sämtlichen denkbaren Oberflächen aufbringen - von Textilien, Papier und Kunststoffen bis hin zu Metallen. Diese Oberflächen werden damit in ihrer Farbe variierbar. Die angedachten Einsatzmöglichkeiten reichen von mehrfach-beschreibbaren Papieren und Folien, über individualisierbare Verpackungen, Skier, Teppiche, Wandfarben bis hin zu veränderbarem Interieur bei Automobilen und Flugzeugen.

Doch nicht nur die Technologie weist großes Innovationspotenzial auf. Auch bezüglich der Weiterentwicklung möchten die Forscher der UCR und der Fraunhofer-Gesellschaft neue Wege beschreiten: Sie stellen derzeit ein Innovationsnetzwerk aus Unternehmen zusammen, die ein späteres Anwendungs- oder Herstellungsinteresse an dieser Technologie haben. Gemeinsam mit diesen Unternehmen soll zielgerichtet der spätere Produkteinsatz vorangetrieben werden. Die Finanzierung der Forschungsarbeiten übernehmen hier die Industrieunternehmen im Netzwerk. Unter dem Motto "High Risk - High Return: Forschung im Verbund" teilen sie sich das Entwicklungsrisiko und den Entwicklungsaufwand, profitieren dabei jedoch von der exklusiven Anwendung auf ihrem Applikationsfeld. Neben dem Zugriff auf die Forschungsergebnisse erhalten die beteiligten Unternehmen auch die Möglichkeit, die patentierte Technologie exklusiv in ihrem Anwendungsgebiet einzusetzen.

Im Innovationsnetzwerk arbeiten im Auftrag der Industriepartner insgesamt fünf Forschungspartner zusammen, um diesen vielversprechenden Ansatz in knapp drei Jahren zur Einsatzreife zu treiben:

o Das Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO in Stuttgart ist für das Netzwerkmanagement sowie für das Innovations- und Technologiemanagement zur systematischen, marktorientierten Entwicklung der Technologie verantwortlich.

o Die University of California Riverside UCR übernimmt die Weiterentwicklung des Partikelsystems zum Aufbau der photonischen Kristalle.

o Das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC in Würzburg entwickelt die in ihrer Fließfähigkeit gezielt änderbare Matrix.

o Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP in Potsdam-Golm übernimmt die Entwicklung geeigneter Mikrokapselsysteme und -verfahren.

o Das Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM entwickelt den Manipulator, mit dem das Materialsystem angesteuert und in seiner Farbe verändert werden kann.

Ihr Ansprechpartner für weitere Informationen
Florian Rothfuss
Nobelstraße 12, 70569 Stuttgart
Telefon +49 711 970-2091, Fax +49 711 970-2299
florian.rothfuss@iao.fraunhofer.de

Claudia Garád | Fraunhofer Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.iao.fraunhofer.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Quantenanomalien: Das Universum in einem Kristall
21.07.2017 | Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe

nachricht Projekt »ADIR«: Laser bergen wertvolle Werkstoffe
21.07.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Physiker designen ultrascharfe Pulse

Quantenphysiker um Oriol Romero-Isart haben einen einfachen Aufbau entworfen, mit dem theoretisch beliebig stark fokussierte elektromagnetische Felder erzeugt werden können. Anwendung finden könnte das neue Verfahren zum Beispiel in der Mikroskopie oder für besonders empfindliche Sensoren.

Mikrowellen, Wärmestrahlung, Licht und Röntgenstrahlung sind Beispiele für elektromagnetische Wellen. Für viele Anwendungen ist es notwendig, diese Strahlung...

Im Focus: Physicists Design Ultrafocused Pulses

Physicists working with researcher Oriol Romero-Isart devised a new simple scheme to theoretically generate arbitrarily short and focused electromagnetic fields. This new tool could be used for precise sensing and in microscopy.

Microwaves, heat radiation, light and X-radiation are examples for electromagnetic waves. Many applications require to focus the electromagnetic fields to...

Im Focus: Navigationssystem der Hirnzellen entschlüsselt

Das menschliche Gehirn besteht aus etwa hundert Milliarden Nervenzellen. Informationen zwischen ihnen werden über ein komplexes Netzwerk aus Nervenfasern übermittelt. Verdrahtet werden die meisten dieser Verbindungen vor der Geburt nach einem genetischen Bauplan, also ohne dass äußere Einflüsse eine Rolle spielen. Mehr darüber, wie das Navigationssystem funktioniert, das die Axone beim Wachstum leitet, haben jetzt Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden. Das berichten sie im Fachmagazin eLife.

Die Gesamtlänge des Nervenfasernetzes im Gehirn beträgt etwa 500.000 Kilometer, mehr als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Damit es beim Verdrahten der...

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

10. Uelzener Forum: Demografischer Wandel und Digitalisierung

26.07.2017 | Veranstaltungen

Clash of Realities 2017: Anmeldung jetzt möglich. Internationale Konferenz an der TH Köln

26.07.2017 | Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Basis für neue medikamentöse Therapie bei Demenz

27.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Aus Potenzial Erfolge machen: 30 Rittaler schließen Nachqualifizierung erfolgreich ab

27.07.2017 | Unternehmensmeldung

Biochemiker entschlüsseln Zusammenspiel von Enzym-Domänen während der Katalyse

27.07.2017 | Biowissenschaften Chemie