Posted in: Chemie, Technik 1. Dezember 2011 20:00 Weiter lesen →

Abstand wahren mit Ruß

Foto zeigt Glasplättchen, das sich in der Flamme einer kleinen Kerze mit schwarzem Ruß überzieht Kerzenruß ist die Grundlage für eine verblüffende Oberflächenbeschichtung, die Forscher in Mainz und Darmstadt entwickelt haben. Die Beschichtung ist transparent und lässt wasser- und fettliebende Flüssigkeiten gleichermaßen abprallen. Das gilt selbst dann, wenn die Tropfen mit hoher Geschwindigkeit aufschlagen.

Bild: Copyright Science/AAAS

Diese Eigenschaften eröffnen der Beschichtung zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten, glauben die Wissenschaftler um Doris Vollmer vom Mainzer Max-Planck-Institut für Polymerforschung. Beispiele seien selbstreinigende Brillengläser, Glasfassaden und Windschutzscheiben. Lediglich die Abriebfestigkeit der Beschichtung lässt derzeit noch zu wünschen übrig, berichtet die Gruppe im Magazin „Science“.

Die zu beschichtende Oberfläche – bei den Versuchen ein Glasplättchen – wird für einige Sekunden über eine Kerzenflamme gehalten. Dabei überzieht sie sich mit 30 bis 40 Nanometer großen Rußpartikeln, die locker zu einer schwammartigen Struktur zusammengelagert sind. Auf dieser Schicht scheiden die Forscher einen dünnen Silikatfilm ab und erhitzen die Oberfläche auf 600 Grad Celsius, wobei der Ruß verbrennt. Schließlich wird noch eine fluorierte Siliziumverbindung aufgedampft. Die fertige Beschichtung weist die schwammartige Rußstruktur auf, kombiniert diese jedoch mit der Widerstandsfähigkeit und Transparenz des Silikats und der teflonartigen Wirkung des Fluorsilans.

Raster-EM-Aufnahme zeigt lockere schwammartige Struktur aus miteinander verschmolzenen Kügelchen Der Silikatüberzug erhält die schwammartige Rußstruktur. Bild: Copyright Science/AAAS

Weder Wasser noch organische Lösungsmittel vermögen die Beschichtung zu benetzen, ergaben die Tests der Forschergruppe. Aufschlagende Tröpfchen prallen schlicht ab und bleiben schließlich auf der Beschichtung liegen, um schon bei der geringsten Neigung von der Oberfläche zu rollen. Lediglich Hexadekan mit seiner geringen Oberflächenspannung kann im Extremfall kurzzeitig in die Beschichtung eindringen, zieht sich dann jedoch wieder zu Tröpfchen zusammen.

Erst wenn die Dicke der schwammartigen Beschichtung unter einen Mikrometer sinkt, gehen die super-amphiphoben Eigenschaften verloren, beobachteten Vollmer und ihre Kollegen. Tests mit auf die Oberfläche rieselnden Sandkörnern lassen allerdings vermuten, dass dieser Zustand im praktischen Einsatz recht bald erreicht wäre. Daher soll nun die mechanische Stabilität der Beschichtung verbessert werden.

Forschung: Xu Deng, Lena Mammen, Hans-Jürgen Butt und Doris Vollmer, Max-Planck-Institut für Polymerforschung, Mainz, und Center of Smart Interfaces, Technische Universität Darmstadt

Veröffentlichung Science, 1. Dember 2011, DOI 10.1126/science.1207115

WWW:
Homepage Doris Vollmer, Max-Planck-Institut für Polymerforschung
Center of Smart Interfaces, TU Darmstadt
Funktionsprinzip des Lotuseffekts
Oberflächenspannung, Grenzflächen und Benetzung

Lesen Sie dazu im Scienceticker:
Textilbeschichtung hält Wasser auf Abstand
Abperlen auf Befehl

Posted in: Chemie, Technik
Möchten Sie den Beitrag bewerten?
SchlechtLangweiligGut zu wissenInteressantSpannend! (13 Bewertungen, im Schnitt 4,46 von 5)
Loading...

Drucken Drucken


Die Kommentare sind geschlossen.