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Selbstheilende Kupfer-Antikorrosionsfilme bieten adaptive Schutzwirkung ohne organische Lösungsmittel
Forschende haben lösungsmittelfreie Polydisulfid-Filme für Kupferoberflächen entwickelt, die sich mithilfe einer emulsionsgestützten Selbstassemblierung selbst reparieren und verstärken. Die innovativen Beschichtungen bieten herausragenden Langzeitschutz in korrosiven Umgebungen.
Die Herstellung von leistungsfähigen, selbstheilenden Antikorrosionsfilmen für Metalloberflächen auf umweltfreundliche Weise war lange eine Herausforderung. Eine neue Studie liefert eine Lösung mit lösungsmittelfreien Polydisulfid-Filmen, die durch emulsiongestützte polymerisationsinduzierte Selbstassemblierung (PISA) hergestellt werden. Dieser skalierbare Ansatz eliminiert die Verwendung von organischen Lösungsmitteln und bietet adaptiven Schutz für Kupferoberflächen in korrosiven Umgebungen.
Die Filme entstehen durch ein Öl-in-Wasser-Emulsionssystem mit zwei Thiolen, die eine oxidative Vernetzung direkt auf dem Kupfersubstrat ermöglichen. Die resultierende ∼3 μm dicke Polydisulfid-Beschichtung zeigt bemerkenswerte selbstheilende und selbstverstärkende Eigenschaften, wobei Metall-Thiolat-Koordination und die Reformierung von Disulfid-Bindungen durch verbleibende Thiolgruppen genutzt werden. Diese Mechanismen steigern die Vernetzungsdichte der Beschichtung bei korrosiven Einflüssen, was eine strukturelle Wiederherstellung und langfristige Haltbarkeit gewährleistet.
Lesetipp: Korrosionsschutz
Korrosion verursacht nicht nur optische Mängel, sondern kann auch die Sicherheit und Lebensdauer metallischer Werkstoffe beeinträchtigen. Das Buch Korrosionsschutz durch Beschichtungen von Jörg Sander et al. bietet einen umfassenden Überblick über aktuelle Strategien, um Metalle wirksam zu schützen. Behandelt werden Themen wie die Qualität und Chemie der Substratoberfläche, moderne Konversionsbehandlungen, die Funktion von Harzen und antikorrosiven Pigmenten sowie neue Entwicklungen im Bereich des Korrosionsschutzes. Eine praxisnahe Lektüre für alle, die sich mit Beschichtungssystemen beschäftigen.
Außergewöhnliche Langzeitleistung
Elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) zeigte eine kontinuierliche Selbstverbesserung der Filme während eines 35-tägigen Immersionstests in einer 3,5 % NaCl-Lösung. Der Impedanzmodul bei 0,01 Hz stieg von ∼106 Ω·cm² auf über 3 × 10⁸ Ω·cm² an, was eine 33-fache Verbesserung der Barriereleistung im Vergleich zu Kontrollfilmen darstellt. Molekulardynamik-Simulationen bestätigten die überlegenen Barriereeigenschaften, wobei die Diffusionskoeffizienten von H₂O und Cl− im Film 1–2 Größenordnungen niedriger waren als bei herkömmlichen Beschichtungen.
Dieser innovative Ansatz bietet eine grüne und skalierbare Plattform für fortschrittlichen Korrosionsschutz in anspruchsvollen Umgebungen. Die lösungsmittelfreie Emulsionsstrategie setzt einen neuen Standard für selbstheilende Beschichtungen und ermöglicht gezielte mechanische Verstärkung und Barriereverbesserung.
Quelle: Qiu, J., Luo, X., Gao, X., Zhang, J., & Ma, H. (2025). Self-healing and self-strengthening anticorrosion films on copper via emulsion-assisted polymerization-induced self-assembly. Progress in Organic Coatings, 109806. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2025.109806
