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Selbstheilende Beschichtung für dauerhafte Enteisung
Chinesische Forschende haben eine selbstheilende Polythiourethanbeschichtung mit niedriger Grenzflächenzähigkeit entwickelt. Die Beschichtung ermöglicht eine effiziente großflächige Eisentfernung und regeneriert sich nach Beschädigungen thermisch vollständig.
Oberflächen mit niedriger Grenzflächenzähigkeit (Low Interfacial Toughness, LIT) ermöglichen eine effiziente großflächige Eisentfernung, sind im Langzeiteinsatz jedoch anfällig für Beschädigungen. Solche Schäden führen zu mechanischer Verzahnung zwischen Eis und Substrat und verschlechtern die Anti-Icing-Leistung irreversibel. Ein chinesisches Forschungsteam hat nun erstmals eine dynamische LIT-Beschichtung auf Basis von Polythiourethan (PTU) entwickelt, die dieses Problem durch intrinsische Selbstheilung löst.
Der Schlüssel liegt in der Nutzung reversibler Thiourethanbindungen, die ein dynamisches kovalentes Netzwerk bilden. Diese Bindungen können durch thermische Aktivierung ausgetauscht werden, wodurch die Beschichtung nach Beschädigungen ihre ursprüngliche Leistungsfähigkeit vollständig wiederherstellt.
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Niedrige Grenzflächenzähigkeit und hohe Beständigkeit
Die optimierte PTU-Beschichtung erzielte eine Grenzflächenzähigkeit von nur 0,69 J/m² mit Eis und zeigte ein klar zähigkeitsdominiertes Eisablöseverhalten. Nach Beschädigungen wurde die Enteisungsleistung durch thermisch getriebenen dynamischen Bindungsaustausch vollständig wiederhergestellt.
In umfangreichen Beständigkeitstests bewies die Beschichtung ihre Langlebigkeit: Die LIT-Eigenschaften blieben nach mehrfachen Vereisungs- und Enteisungszyklen, linearem Abrieb, Wasserströmungsbelastung und UV-Bestrahlung erhalten.
Vielseitige Anwendung auf verschiedenen Substraten
Um das praktische Potenzial zu verifizieren, wurde die Beschichtung auf verschiedene Substrate aufgetragen und zeigte durchgehend hervorragende Eisbeständigkeit. Die Kombination aus niedriger Grenzflächenzähigkeit, mechanischer Robustheit und Selbstheilungsfähigkeit in einem einzigen Beschichtungssystem ist nach Angaben der Forschenden ein Novum.
Die Arbeit adressiert die irreversible Leistungsdegradation konventioneller LIT-Oberflächen und bietet eine vielversprechende Strategie für die dauerhafte großflächige Eisentfernung – etwa an Infrastrukturbauwerken, Windkraftanlagen oder Flugzeugoberflächen.
Quelle: Liang, C. et al. Synergizing low interfacial toughness and dynamic self-healing in a polythiourethane coating for durable large-scale ice removal. Prog. Org. Coat. 110080 (2026).
