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Hohlpartikel aus Polymer-Silizium bieten nachhaltige Alternative zu TiO₂ in Beschichtungen
Forschende haben einen Durchbruch in der Beschichtungstechnologie erzielt, indem sie TiO₂ durch Hohlpartikel aus Polymer-Silizium ersetzt haben. Die neuen Partikel bieten eine überlegene optische Leistung und reduzieren die Umweltbelastung.
Titandioxid (TiO₂) ist seit langer Zeit eine zentrale Komponente in Beschichtungen, da es außergewöhnliche opazifizierende Eigenschaften besitzt. Allerdings ist die Produktion von TiO₂ mit erheblichen Umweltbelastungen verbunden, weshalb nach nachhaltigeren Alternativen gesucht wird. In einer neuen Studie haben Forschende erfolgreich TiO₂ durch Hohlpartikel aus Polymer-Silizium (HPs) ersetzt und dabei vergleichbare oder sogar bessere optische Eigenschaften erzielt.
Die Wissenschaftler*innen verwendeten Hohlpartikel aus 3-(Trimethoxysilyl)-propylmethacrylat (TPM) und untersuchten verschiedene Partikelgrößen und Schichtdicken unter unterschiedlichen Umweltbedingungen. Kleinere HPs (1 μm Durchmesser, 0,2 μm Schichtdicke) zeigten bemerkenswerte optische Eigenschaften und erreichten Solarreflexionswerte von bis zu 73,3 % im sichtbaren und nahen Infrarotspektrum. Diese Beschichtungen schnitten besser ab als größere HPs (∼5 μm Durchmesser, 0,25 μm Schichtdicke) und TiO₂-Referenzbeschichtungen mit demselben Massengehalt an Opazifizierern.
Lesetipp: Titandioxid
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Verbesserte Leistung und industrielle Zuverlässigkeit
Die Studie zeigte zudem, dass die Verteilung der Hohlpartikel innerhalb der Beschichtung, beeinflusst durch Diffusion, Verdunstung und Sedimentation, nur geringen Einfluss auf die optische Leistung hatte. Diese reduzierte Sensitivität gegenüber der Partikelverteilung erhöht die Zuverlässigkeit von Hohlpartikeln aus Polymer-Silizium in industriellen Formulierungen.
Die robuste Leistung dieser Beschichtungen in drei verschiedenen Umgebungen unterstreicht ihre kommerzielle Anwendbarkeit. Durch den Verzicht auf TiO₂ bietet diese Innovation sowohl ökologische als auch wirtschaftliche Vorteile und ebnet den Weg für nachhaltigere Beschichtungstechnologien.
Quelle: Sofroniou, C. et al., Hohlpartikel aus Polymer-Silizium als Alternative zu TiO₂-Opazifizierern. Progress in Organic Coatings, 2025. DOI: https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2025.109817.
