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Neue Oberflächenbeschichtung Durch Zufall eisfrei

Quelle: Pressemitteilung TU Graz 2 min Lesedauer

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Eine neue besonders gut haftende Anti-Eis-Beschichtung haben Forscher der TU Graz entwickelt. Sie tragen die Schicht über die Gasphase auf und haben gezeigt, dass der eisabweisende Effekt umso größer ist, je zufälliger die Ausrichtung der Beschichtungsmoleküle ist.

Die eisabweisende Beschichtung ist hauchdünn. Für ihre Versuche haben Anna Maria Coclite und Gabriel Hernández Rodríguez (hier im Bild) die Schicht in Stärken zwischen 300 und 500 Nanometer aufgetragen.(Bild: Lunghammer - TU Graz)
Die eisabweisende Beschichtung ist hauchdünn. Für ihre Versuche haben Anna Maria Coclite und Gabriel Hernández Rodríguez (hier im Bild) die Schicht in Stärken zwischen 300 und 500 Nanometer aufgetragen.
(Bild: Lunghammer - TU Graz)

Eisabweisende Beschichtungen gibt es schon länger, bislang sind sie aber sehr empfindlich und lösen sich recht schnell von den zu schützenden Oberflächen. Einem Forschungsteam um Anna Maria Coclite und Gabriel Hernández Rodríguez vom Institut für Festkörperphysik der TU Graz ist es nun gelungen, diesen Mangel zu beheben. Sie haben eine stark eisabweisende Beschichtung entwickelt, die auf verschiedensten Materialien haftet und sehr widerstandsfähig gegen Abrieb ist.

Gradueller Übergang in die Beschichtungskomponente

Erreicht haben die Forschenden diesen Entwicklungssprung durch den Einsatz der so genannten initiierten chemischen Gasphasenabscheidung. Damit ist es möglich, ein stark haftendes Grundierungsmaterial graduell in die eisabweisende Verbindung übergehen zu lassen.

Dieser stufenlose Übergang gelingt, indem die beiden Materialien als sich veränderndes Gasgemisch auf die zu beschichtende Oberfläche aufgetragen werden. Zunächst besteht das Gasgemisch rein aus dem Grundierungsmaterial, der Anteil des eisabweisenden Materials wird während des Auftragens kontinuierlich erhöht, von anfangs 0 auf schließlich 100 Prozent. Das Ergebnis ist eine Beschichtung mit einer stark haftenden Unterseite und einer Oberseite, die Eiskristallen keinen Halt bietet.

Je größer der Zufall desto weniger Eis

Für die neue Beschichtung sind vielfältige Anwendungen denkbar, etwa in der Luftfahrtbranche. (Im Foto zu sehen: Gabriel Hernández Rodríguez mit tiefgekühlten Proben von beschichtetem Plexiglas)(Bild: Lunghammer - TU Graz)
Für die neue Beschichtung sind vielfältige Anwendungen denkbar, etwa in der Luftfahrtbranche. (Im Foto zu sehen: Gabriel Hernández Rodríguez mit tiefgekühlten Proben von beschichtetem Plexiglas)
(Bild: Lunghammer - TU Graz)

Bei ihren Versuchen haben Coclite und Rodríguez entdeckt, worauf die eisabweisende Eigenschaft ihrer Beschichtung beruht. „Das eisabweisende Material besteht aus länglichen Molekülen, die in senkrechter oder waagrechter Ausrichtung auf der Grundierung haften bleiben“, erklärt Rodríguez. „Je dicker wir das Material aufgebracht haben, desto zufälliger wurde der Wechsel zwischen senkrechten und waagrechten Molekülen. Und je zufälliger die Anordnung an der Oberfläche, desto größer wurde der eisabweisende Effekt.“ Dieser Mechanismus war bislang unbekannt und wurde nun in der Veröffentlichung im Fachjournal ACS Applied Material and Interface beschrieben.

Für die neue Beschichtung sind vielfältige Anwendungen denkbar, etwa in der Luftfahrtbranche: „Das Enteisen von Flugzeugen könnte durch solch eine Beschichtung beschleunigt werden und mit weniger Frostschutzmitteln auskommen“, Coclite. Auch der Witterung ausgesetzte Sensoren, die durch Eis gestört werden, könnten profitieren.

Originalpublikation: Gabriel Hernández Rodríguez, Mario Fratschko, Luca Stendardo, Carlo Antonini, Roland Resel, and Anna Maria Coclite: Icephobic Gradient Polymer Coatings Deposited via iCVD: A Novel Approach for Icing Control and Mitigation, ACS Appl. Mater. Interfaces 2024, Publication Date:February 24, 2024; DOI: 10.1021/acsami.3c18630

(ID:49934623)

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