Neuartige Beschichtung schützt Oberflächen vor Vereisung

Technische Oberflächen etwa in der Sensorik oder der Luftfahrt sollten aus Sicherheitsgründen bei Kälte eisfrei bleiben. Ein Team der TU Graz hat jetzt eine Beschichtung entwickelt, die verschiedenste Materialien dauerhaft vor Vereisung schützt.

Oberflächen eisabweisend zu beschichten, ist nicht neu. Aber viele dieser Beschichtungen sind extrem empfindlich und lösen sich recht schnell wieder ab. Dann ist der Vorteil dahin. Nun aber hat ein Forschungsteam um Anna Maria Coclite und Gabriel Hernández Rodríguez vom Institut für Festkörperphysik der TU Graz eine stark eisabweisende Beschichtung entwickelt, die auf verschiedenen Materialien haftet und sehr widerstandsfähig gegen Abrieb ist.

Sie setzten eine sogenannte initiierte chemische Gasphasenabscheidung ein. Durch dieses Verfahren geht ein stark haftendes Grundierungsmaterial allmählich in die eisabweisende Verbindung über. Der stufenlose Übergang gelingt, indem die beiden Materialien als sich veränderndes Gasgemisch auf die zu beschichtende Oberfläche aufgetragen werden. Dafür verwenden die Grazer Polymere aus Tetravinyltetramethylcyclotetrasiloxan sowie Perfluordecylacrylat (PFDA).

Allmähliche Veränderung des aufgetragenen Materialgemischs

Anfangs enthält das Gasgemisch ausschließlich das Grundierungsmaterial, erst allmählich wird dann der Anteil des eisabweisenden Materials während des Auftragens so lange erhöht, bis es schließlich zu 100 % aufgetragen wird. So entsteht eine Beschichtung, die einerseits eine stark haftende Unterseite aufweist und andererseits auf der Oberseite Eiskristalle nicht mehr anhaften lässt.

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Den Effekt ihrer Beschichtung beschreiben Anna Maria Coclite und Gabriel Hernández Rodríguez so: „Das eisabweisende Material besteht aus länglichen Molekülen, die in senkrechter oder waagrechter Ausrichtung auf der Grundierung haften bleiben. 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.“ In der Fachwelt war ein solcher Mechanismus bislang nicht beschrieben worden. Nun haben die Grazer Forschenden ihre Ergebnisse im Fachjournal ACS Applied Material and Interface publiziert.

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Anwendung in Luftfahrt, Sensorik und bei kritischer Infrastruktur denkbar

Für die neuartige Beschichtung sind vielfältige Anwendungen denkbar, etwa bei Flugzeugen, Brücken, Photovoltaikanlagen, Stromleitungen, Windrädern und auf Straßen. „Das Enteisen von Flugzeugen könnte durch solch eine Beschichtung beschleunigt werden und mit weniger Frostschutzmitteln auskommen“, ist Anna Maria Coclite überzeugt. Auch der Witterung ausgesetzte Sensoren, die durch Eis gestört werden, könnten profitieren.