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Schnelle Oberflächen

15.03.2018

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung in Mainz haben gemeinsam mit der Technischen Universität Tampere, Finnland, eine neue Methode für eine strukturierte Beschichtung entdeckt, die Flüssigkeiten abweist.

Durch den Einsatz von flüssigem Flammenspray ist diese Methode extrem schnell. Nicht nur Wasser, sondern auch Öltropfen haften dadurch nicht mehr an entsprechend behandelten Oberflächen, sondern bleiben sphärisch und hüpfen oder rollen leicht ab.


V.l.n.r: Beschichtung mit flüssigem Flammenspray; REM der Oberfläche; Buchstaben auf Papier unter flüssigkeitsabweisender Schicht; LSCM eines Wassertropfens auf ultradünner Beschichtung auf Glas.

Copyright Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. Reproduced with permission.

Mögliche Anwendungen von Oberflächen, die stark flüssigkeitsabweisend sind, reichen von Schutztextilien, selbstreinigenden Textilien, Brillen und Fenstern bis hin zu medizinischen Geräten und Gasaustauschmembranen. Anwendungen von flüssigkeitsabweisenden Beschichtungen hängen nicht nur von ihren Benetzungseigenschaften ab, sondern auch von ihrer Transparenz, der Robustheit sowie den Kosten und der Dauer des Herstellungsprozesses.

Neben der Eigenschaft als stark abweisendes Material gegenüber Flüssigkeiten, zeigt diese neue Beschichtung eine hohe Transparenz und ist robust gegenüber dem Einfluss von sogenanntem Hochgeschwindigkeits-Öl und Wassertropfen.

Diese außergewöhnlichen Eigenschaften basieren auf einer spezifischen Struktur der Beschichtung durch Siliziumdioxid-Titandioxid-Partikeln. Die Methode kann sogar für eine Art Schutzmantel auf große Oberflächen angewendet werden.

Flüssige Flammensprays werden bereits in der Industrie für farbiges Glas und die Herstellung optischer Fasern verwendet. Da die Zeit extrem kurz ist, in der eine Oberfläche der Flamme ausgesetzt ist, können sogar hochentzündliche Materialien wie Papier und Holz beschichtet werden.

Die Wissenschaftler haben diese schnelle und skalierbare Verarbeitungsmethode mit den außergewöhnlichen flüssigkeitsabweisenden Eigenschaften kombiniert. Sie haben Kriterien aufgestellt, die die Beschichtung erfüllen muss, um bei der Flüssigkeitsabweisung allen Anforderungen zu genügen. Und sie haben detailliert beschrieben, wie die Struktur der Beschichtung so optimiert werden kann, dass diese Kriterien erfüllt werden können.

Diese Strategie kann für eine Vielzahl von Anwendungen umgesetzt werden, um Beschichtungen zu produzieren, die aus verschiedenen Materialien bestehen. Denn flüssiges Flammenspray kann für die Synthese eines breiten Spektrums von Oxiden, Metall-Nanopartikeln, und ihren Mischungen synthetisiert werden.

Originalartikel:
Hannu Teisala, Florian Geyer, Janne Haapanen, Paxton Juuti, Jyrki M. Mäkelä, Doris Vollmer, Hans-Jürgen Butt: Ultrafast Processing of Hierarchical Nanotexture for a Transparent Superamphiphobic Coating with Extremely Low Roll-Off Angle and High Impalement Pressure. Advances Materials, 27 February 2018.
DOI: 10.1002/adma.201706529

Über das Max-Planck-Institut für Polymerforschung:
Das Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPI-P) zählt zu den international führenden Forschungszentren auf dem Gebiet der Polymerforschung. Durch die Fokussierung auf weiche Materie und makromolekulare Materialien ist das MPI-P mit seiner Forschungsausrichtung weltweit einzigartig. Seine Aufgabe ist es, neue Polymere herzustellen und zu charakterisieren. Zum Aufgabengebiet gehört auch die Untersuchung ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften. Das MPI-P wurde 1984 gegründet. Es beschäftigt mehr als 500 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter aus dem In- und Ausland, von denen die große Mehrzahl mit Forschungsaufgaben befasst ist.
http://www.mpip-mainz.mpg.de/

Weitere Informationen:

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201706529/abstract
http://projects.mpip-mainz.mpg.de/vollmerd/index.php?page=home
http://www.mpip-mainz.mpg.de/physics_interfaces

Kerstin Felix | Max-Planck-Institut für Polymerforschung

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