Diamantfilm bewahrt Rohre vor Verstopfung
Laut Wissenschaftlern der Rice University bildet sich der innovative Schutzschild im Plasma
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Plasma-Anlage für die Diamantbeschichtung im Labor der Rice University (Foto: Jeff Fitlow, rice.edu) |
Houston (pte004/25.11.2025/06:15)
Ingenieure der Rice University schützen industrielle Rohre vor inneren Ablagerungen mit einer Schutzschicht aus Diamant. Damit sollen Mineralien, vor allem Kalk, beseitigt werden. Dieser behindert oft den Durchfluss und erhöht die Energiekosten für die Pumpen. Letztlich führt es oft dazu, dass die Rohrleitungen ausgetauscht werden müssen.
Geheimnis Kohlenstoff-Ionen
Die Experten haben die Rohre einem Plasma ausgesetzt. Dieses entsteht, wenn Methan und Wasserstoff durch Mikrowellenstrahlung so stark erhitzt werden, dass sich Elektronen aus den Atomen lösen. Das Ergebnis ist ein Mix aus negativ geladenen Elektronen und positiv geladenen Protonen sowie Kohlenstoff-Ionen. Letztere lassen sich auf einem Siliziumwafer nieder und bilden dort Diamantstrukturen, wenn die physikalischen Bedingungen passen.
Um die abweisende Wirkung der Diamantschicht weiter zu verbessern, haben die Rice-Forscher die Rohre mit Stickstoff, Wasserstoff oder Fluor behandelt. Die mit Stickstoff modifizierte Fläche hat im Labor die beste Wirkung gegen die Anlagerung von Mineralien gezeigt. Deren Menge war um eine Größenordnung geringer als bei den anders behandelten Diamantschichten.
Vielseitiges Systempotenzial
Diamant ist bekannt für seine Härte, chemische Stabilität und Fähigkeit, großer Hitze standzuhalten - Eigenschaften, die ihn bereits in anspruchsvollen industriellen Umgebungen nützlich machen. Frühere Studien haben gezeigt, dass Diamant auch biologische Verschmutzungen und Bakterienwachstum abwehren kann, aber sein Potenzial zur Verringerung von Mineralablagerungen war noch nicht systematisch untersucht worden.
Die Forscher haben da Verfahren auf bor-dotierte Diamantelektroden angewendet, die in elektrochemischen Systemen zum Einsatz kommen. Auch hier bildeten sich weit weniger Ablagerungen als bei unbehandelten Elektroden. "Diese Ergebnisse identifizieren Diamantfilme als leistungsstarkes, langlebiges Material gegen Kalkablagerungen mit großem Potenzial in der Wasserentsalzung, in Energiewandlern und anderen Systemen, in denen Mineralablagerungen ein Problem darstellen", sagt Forscher Pulickel Ajayan.
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