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pte20130118001 Forschung/Entwicklung

Neues Material wird nicht nass oder schmutzig

Chemie-Schutzkleidung und Schiffsanstriche potenzielle Anwendungen


Tropfen unter dem Mikroskop: legt sich nicht ans Material (Foto: Joseph Xu)
Tropfen unter dem Mikroskop: legt sich nicht ans Material (Foto: Joseph Xu)

Ann Arbor (pte001/18.01.2013/06:00) - Forscher an der University of Michigan http://www.umich.edu haben eine Nanobeschichtung entwickelt, deren Struktur zu über 95 Prozent aus Luft besteht. Das führt dazu, dass die Oberfläche extrem flüssigkeitsabweisend ist und praktisch nicht nass oder schmutzig werden kann. Den Forschern ging es primär darum, potenziell gefährliche Chemikalien effektiv abzuweisen - beispielsweise mit Schutzkleidung für Laborpersonal oder Soldaten. Doch könnte das Material auch extrem fleckabweisende Kleidung oder wasserabweisende Lacke, die Schiffe reibungslos durch das Meer gleiten lassen, ermöglichen.

Da bleibt nichts hängen

Die Nanobeschichtung ergibt eine sogenannte superomniphobe Oberfläche. "Praktisch jede Flüssigkeit gleitet davon ab, ohne sie zu benetzen", erklärt Anish Tuteja, Materialwissenschaftler an der University of Michigan. Während viele ähnliche Beschichtungen nur wässrige Substanzen gut abweisen, tropfen bei der Neuentwicklung demnach auch Flüssigkeiten mit geringer Oberflächenspannung wie Öle, Alkohole, organische Säuren oder Lösungsmittel ab. Das ist gerade bei Schutzkleidung sehr wichtig, da hängen gebliebene Chemikalien sonst hindurch diffundieren könnten.

Von der neuen Beschichtung gleiten insbesondere sogenannte nichtnewtonsche Flüssigkeiten ab, deren Viskosität sich abhängig von wirkenden Kräften ändert. Dazu zählen beispielsweise Shampoos, viele Farben wie Druckertinten und Blut, aber auch Treibsand und Ketchup. "Niemand zuvor hat ein Abgleiten nichtnewtonscher Flüssigkeiten geringer Oberflächenspannung demonstriert", betont Tuteja. Insgesamt hat das Team über 100 Substanzen getestet und nur zwei konnten der Beschichtung anhaften und diese durchdringen: Zwei Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKWs), wie sie früher als Kühlmittel dienten und heute weitestgehend verboten sind.

Mehr Luft als sonst etwas

Die neue Beschichtung besteht aus einer Mischung gummiartiker Kunststoffpartiker und flüssikeitsabweisender Nanowürfel aus Kohlenstoff, Fluor, Silizium und Sauerstoff, die von der U.S. Air Force entwickelt wurden. Zumindest ebenso wichtig wie die Zusammensetzung ist die Oberflächenstruktur der Beschichtung. Für einen Flüssigkeitstropfen besteht sie im Prinzip zu 95 bis 99 Prozent aus Luft und nur winzigen Filamenten fester Oberfläche. Dadurch kann die Flüssigkeit praktisch nicht mit der Oberfläche reagieren und sich daher nicht anlagern.

Bisher hat das Team, dem auch ein Mitarbeiter des Air Force Research Laboratory http://www.wpafb.af.mil/AFRL angehört, lediglich sehr kleine Oberflächen wie briefmarkengroße Stoffstücke mit seiner Beschichtung überzogen. Wie lange es dauern wird, bis die Entwicklung zum praktischen Einsatz kommt, bleibt also abzuwarten. Militärische Schutzkleidung ist dabei sicher ein Anwendungsziel, immerhin wird die Arbeit vom Air Force Office of Scientific Research finanziert.



(Ende)
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