Eisabweisende Beschichtungen gibt es schon länger, bislang sind sie aber sehr empfindlich und lösen sich leicht von den zu schützenden Oberflächen. Einem Forschungsteam vom Institut für Festkörperphysik der TU Graz um Anna Maria Coclite und Gabriel Hernández Rodríguez ist es gelungen, diesen Mangel zu beheben. Sie haben eine eisabweisende Beschichtung entwickelt, die auf verschiedenen Materialien haftet und widerstandsfähig gegen Abrieb ist. Das Material verzögert die Bildung von Eiskristallen und verringert die Adhäsion von Eisschichten.
Erreicht haben die Forschenden diesen Entwicklungssprung durch den Einsatz der sogenannten 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 von Null auf 100 % erhöht. Das Ergebnis ist eine Beschichtung mit einer stark haftenden Unterseite und einer Oberseite, die Eiskristallen keinen Halt bietet.
Gabriel Hernández Rodríguez erklärt, worauf diese Eigenschaft beruht: „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.“ Dieser Mechanismus war bislang unbekannt.
Für die neuartige 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“, sagt Anna Maria Coclite. Auch der Witterung ausgesetzte Sensoren, die durch Eis in ihrer Funktion gestört werden, könnten profitieren.
Die Ergebnisse wurden in dem Fachjournal ACS Applied Material and Interface veröffentlicht.
Icephobic Gradient Polymer Coatings Deposited via iCVD: A Novel Approach for Icing Control and Mitigation. ACS Applied Material and Interface, 24 February 2024. Autoren: Gabriel Hernández Rodríguez, Mario Fratschko, Luca Stendardo, Carlo Antonini, Roland Resel, Anna Maria Coclite.
Autor(en): spa
