Sehen – aber nicht gesehen werden

Moderne Uniformen und militärische Tarnsysteme für Objekte und Gebäude schützen heute nicht mehr alleine mit Hilfe geeigneter, auf die Umgebung abgestimmter Tarndrucke vor der Sichtung. Durch spezielle Materialien kann zusätzlich die verräterische infrarote Wärmestrahlung (IR-Strahlung) abgeschirmt werden.

Bisher sorgen i.d.R. die IR-absorbierenden Küpenfarbstoffe des Camouflage-Prints dafür, dass die Träger für die CCD-Sensoren von Nachtsichtgeräten weitgehend „unsichtbar“ sind. Allerdings stößt die Absorptionsfähigkeit der Farbstoff-Partikel schnell an ihre Grenzen.

Im Rahmen eines Forschungsprojektes (AiF-Nr. 15598) haben Wissenschaftler der Hohenstein Institute in Bönnigheim und des ITCF Denkendorf neuartige IR-absorbierende Textilien entwickelt. Durch die Dotierung (Einbindung) oder Beschichtung von Chemiefasern mit Indiumzinnoxid-Nanopartikeln (ITO) kann die Wärmestrahlung deutlich effektiver absorbiert und damit eine bessere Abschirmungswirkung erreicht werden als bei konventionellen Tarndrucken.

Bei ITO handelt es sich um transparente Halbleiter, die z. B. auch in Touchscreens von Smartphones zum Einsatz kommen. Die Herausforderung bestand für die Forscher darin, die ITO-Partikel so mit den Textilien zu verbinden, dass deren sonstige Eigenschaften wie der physiologische Komfort nicht negativ beeinflusst werden. Zudem musste die Beständigkeit der textilen Ausrüstung gegenüber Waschen, Scheuern und Bewitterung sichergestellt werden.

Zur Beurteilung der abschirmenden Wirkung der Textilausrüstung wurde die Absorption, Transmission und Reflexion im Wellenbereich von 0,25 – 2,5 μm ermittelt, d. h. von UVStrahlung, sichtbarem Licht und nahem Infrarot (NIR). Dabei zeigte sich insbesondere bei der bei Nachtsichtgeräten relevanten NIR-Abschirmung eine deutliche Verbesserung gegenüber unbehandelten Vergleichsmustern.

Bei den spektroskopischen Untersuchungen konnte das Expertenteam auf den reichen Erfahrungsschatz und die neueste spektroskopische Ausrüstung der Hohenstein Institute zurückgreifen, wie sie auch außerhalb von Forschungsprojekten zum Einsatz kommt: So ermitteln die Spezialisten im Kundenauftrag u. a. auch den UV-Schutz-Faktor (UPF) von Textilien und überprüfen Farbvorgaben sowie Toleranzen, wie sie sich aus technischen Lieferbedingungen ergeben.

Aufbauend auf die aktuellen Forschungsergebnisse sollen die IR-absorbierenden Textilien in künftigen Projekten weiter hinsichtlich ihres Wärme- und Schweißmanagements optimiert werden. Ziel ist es dabei, bereits die Entstehung verräterischer naher und mittlerer IR-Strahlung in Form von abstrahlender Körperwärme zu verhindern und damit die Detektion weiter zu erschweren. Durch eine optimale Unterstützung der physiologischen Vorgänge im menschlichen Körper wird zudem die uneingeschränkte Leistungsfähigkeit der Soldaten auch unter extremen klimatischen Bedingungen oder bei körperlicher Anstrengung sichergestellt. Die Forscher profitieren dabei von der jahrzehntelangen Erfahrung der Hohenstein Institute bei der objektiven Beurteilung und Optimierung funktioneller Textilien. Diese ist u. a. in eine Vielzahl international standardisierten Untersuchungsmethoden eingeflossen, auf die das Expertenteam in seiner Arbeit zurückgreifen kann.