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 Innovation im Leichtbaubereich: Belastbares Sandwich aus Aramid und Carbon
21.02.2018 | Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V.

nachricht Wie verbessert man die Nahtqualität lasergeschweißter Textilien?
20.02.2018 | Hohenstein Institute

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics