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Umweltfreundliche Nanotechnologie

Mit smarten Pigmenten gegen Rost

| Redakteur: Marc Platthaus

Das soll künftig nicht mehr passieren: Eine umweltverträgliche Kunststoffschicht, die vor Korrosion schützt und sich selbst heilt, soll Rost verhindern.
Das soll künftig nicht mehr passieren: Eine umweltverträgliche Kunststoffschicht, die vor Korrosion schützt und sich selbst heilt, soll Rost verhindern. (Bild: gemeinfrei / CC0)

Am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung wurde eine Korrosionsschutz-Technologie entwickelt,die auf neuesten Ergebnissen in der Nanotechnologie beruht Die Firma Enviral hat diese nun einlizenziert, um diese, im Gegensatz zu herkömmlichen Rostschutzverfahren, umweltfreundlichere Variante weiter zu entwickeln und zu vermarkten.

Potsdam – Korrosion ist die von der Oberfläche ausgehende, durch einen unbeabsichtigten meist elektrochemischen Angriff hervorgerufene, nachteilige und qualitätsmindernde Veränderung eines Werkstoffs. Die Kosten, die durch Korrosion entstehen, belaufen sich weltweit auf schätzungsweise 3,3 Billionen US Dollar jährlich. Zusätzlich entstehen schwerwiegende indirekte Kosten: Personenschäden, Schäden durch das Auslaufen umweltschädlicher Flüssigkeiten und Produktionsausfälle.

Zur Vermeidung dieser Schäden werden Antikorrosionsbeschichtungen verwendet. Hierfür werden z.B. Lacke, Email, Gummi- oder metallische Deckschichten auf den Werkstoff aufgebracht, um den Kontakt mit korrosionsverursachenden Einflüssen wie Wasser und Luft zu unterbinden. Darüber hinaus gibt es auch die Möglichkeit Werkstoffe mit unedleren Materialien in Kontakt zu bringen, die bevorzugt korrodieren und so den Werkstoff schützen. Man kennt diese so genannten Opferanoden z.B. von vollverzinkten Autokarosserien. Leider enthalten herkömmliche Korrosionsschutzbeschichtungen oftmals gesundheitsschädliche Chemikalien wie z.B. krebserregende Chrom(VI)-Salze oder andere giftige Schwermetallverbindungen. Enviral hat sich zum Ziel gesetzt, diese konventionellen Antikorrosionsbeschichtungen mit seiner neuen, nachhaltigen und umweltfreundlichen Technologie zu ersetzen.

Vorbild Haut

Auf Basis von Forschungsarbeiten des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung treibt Enviral die Entwicklung, Produktion und Vermarktung so genannter Smart Pigments, d.h. Mikro- und Nanoadditive für hochwirksame und umweltfreundlichere Antikorrosionsbeschichtungen voran. Vorbild für die Technologie ist der Selbstheilungsmechanismus der menschlichen Haut.

So wurde ein Verfahren zur Funktionalisierung von Korrosionsschutzbeschichtungen entwickelt, das diese in die Lage versetzt, Beschädigungen selbstständig zu „heilen“. Dazu werden winzige Mikro- und Nanobehälter mit organischen Korrosionsschutzmitteln befüllt, mit einer Polyelektrolytschicht verkapselt und anschließend in eine Korrosionsschutzbeschichtung eingebettet. Kommt es zu korrosionsauslösenden Beschädigungen der Schutzbeschichtung, z.B. durch Kratzer oder Risse, werden an der Defektstelle aufgrund von pH-Wert-Änderungen durch die einsetzende Korrosion die eingebetteten Behälter geöffnet und das Korrosionsschutzmittel freigesetzt. Dadurch wird die verletzte Stelle sofort wieder geschützt und die Korrosionsreaktion im Ansatz unterbunden. Durch die anschließende Normalisierung des pH-Werts verschließt sich die Polyelektrolythülle um den Nanobehälter wieder und es kann kein weiteres Korrosionsschutzmittel austreten.

Lokal angepasste Freisetzung

Der entscheidende Vorteil derart funktionalisierter Schutzbeschichtungen ist ihre aktive Rückkopplung mit der Korrosionsreaktion: Das Rostschutzmittel wird nur an der Defektstelle und nur in der zur Korrosionsvermeidung erforderlichen Menge freigegeben. Somit werden eine länger anhaltende Wirkdauer sowie eine deutlich höhere Nachhaltigkeit der Beschichtungen erzielt. Ein weiterer Vorteil des Ansatzes ist dessen Vielseitigkeit. Sowohl die Größe der Mikro- und Nanobehälter, die Hülleneigenschaften als auch die Art der eingeschlossenen Substanzen und Freisetzungsmechanismen können an den jeweiligen Anwendungshintergrund angepasst werden.

Die Technologie wurde von Max-Planck-Innovation, der Technologietransfer-Organisation der Max-Planck-Gesellschaft, exklusiv an Enviral lizenziert. „Wir freuen uns, dass die Forschungen des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung nun von einem Branchenspezialisten und langjährigen Kooperationspartner in die praktische Anwendung überführt werden“, so Lars Cuypers, Senior Patent- und Lizenzmanager bei Max-Planck-Innovation.

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