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Janus-Partikel-Mikrokapseln ermöglichen innovative Anti-Eis-Beschichtung mit photothermischen und superhydrophoben Eigenschaften
Forschende haben eine multifunktionale Anti-Eis-Beschichtung entwickelt, die Janus-Partikel und Phasenwechsel-Mikrokapseln kombiniert, um Wärmeenergie zu speichern, Solarenergie effizient zu nutzen und herausragende mechanische Haltbarkeit zu gewährleisten.
Photothermische superhydrophobe Beschichtungen bieten großes Potenzial für Anwendungen zur Eisvermeidung und -entfernung, stoßen jedoch an Grenzen wie intermittierende Sonneneinstrahlung und Leckagen von Phasenwechselmaterialien. Diese Studie stellt eine innovative Lösung vor: die Verwendung von Janus-Partikeln (JPs) zur Verkapselung von n-Octadecan (C18) in Mikrokapseln, die eine Kombination aus Photothermie und Wärmespeicherung ermöglichen.
Durch Emulsionspolymerisation und Phasentrennung wurden die Partikel mit Epoxid-Silica@PS/PDVB strukturell verankert, wodurch eine rivet-ähnliche Struktur entstand. Die Mikrokapseln zeigen eine Schmelzlatente Wärme von 91,02 J/g und eine Kristallisationslatente Wärme von 83,9 J/g, was ihre thermische Zuverlässigkeit unterstreicht. Bei Sonneneinstrahlung erhöht sich die Oberflächentemperatur um etwa 20 °C innerhalb von 400 s, während die Phasenwechselmaterialien die Temperaturänderungen verlangsamen und das Einfrieren verzögern.
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Mechanische Haltbarkeit und Anti-Eis-Wirkung
Die Beschichtung weist eine Wasser-Kontaktwinkel von 155,59° und einen Gleitwinkel von nur 5° auf, bleibt nach 100 Abriebzyklen superhydrophob und zeigt hervorragende Selbstreinigungseigenschaften. Diese Eigenschaften machen sie ideal für den Einsatz in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit. Die Forschung eröffnet neue Möglichkeiten für die Entwicklung von Hochleistungs-Phasenwechselmaterialien und innovativen Anti-Eis-Beschichtungen.
Quelle: Ma, H. et al., A highly efficient anti-icing/de-icing surface designed with Janus particle encapsulated phase-change microcapsules exhibits photothermal performance and superhydrophobicity. Progress in Organic Coatings, 109892 (2025).
