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Biomimetische Anti-Eis-Beschichtung nach Rosenblütenvorbild
Inspiriert von der Oberfläche einer Rosenblüte hat ein chinesisches Forschungsteam eine UV-härtbare, fluorierte Polysiloxan/Polyharnstoff-Beschichtung mit Al₂O₃-Mikrokugeln entwickelt. Die transparente Beschichtung kombiniert hervorragende Anti-Eis-Eigenschaften mit hoher Haltbarkeit und Lichtdurchlässigkeit.
Anti-Eis-Beschichtungen stehen vor einem grundlegenden Zielkonflikt: Hohe Eisschutzleistung geht häufig zu Lasten der optischen Transparenz und Umweltbeständigkeit. Ein Forschungsteam stellt nun eine multifunktionale biomimetische Beschichtung vor, die passiven Eisschutz, hohe Haltbarkeit und Lichtdurchlässigkeit miteinander vereint. Als Polymermatrix dient ein UV-härtbares fluoriertes Polysiloxan/Polyharnstoff-Harz (FPSU).
Al₂O₃-Mikrokugeln wurden mittels Sprühbeschichtung auf die Oberfläche aufgebracht. Durch in situ UV-Härtung wurden gleichzeitig die Harzvernetzung und die robuste Verankerung der Mikrostrukturen realisiert. Das Ergebnis ist die biomimetische FPSUA-Beschichtung, die der Oberfläche einer Rosenblüte nachempfunden ist.
Lesetipp Lacksysteme:
Die Nanotechnologie hat mittlerweile in vielen Bereichen einen besonderen Stellenwert eingenommen. Erhalten Sie dank zahlreicher Beispiele einen Überblick über alle wichtigen Felder der chemischen Nanotechnologie – vom Rohstoff bis zu nanobasierten Beschichtungen. Schritt für Schritt werden in „Silicium- und Nanotechnologie für Lacksysteme“ Grundlagen vermittelt sowie die Synthese und Polymerchemie, die Herstellung von Nanomaterialien und Beschichtungssystemen beschrieben und deren Anwendungsfelder ausführlich vorgestellt.
Drastische Reduktion der Eishaftung bei hoher Transparenz
Die FPSUA-Beschichtung erreicht einen statischen Wasserkontaktwinkel von 158,22° und einen Abrollwinkel von 5,45°. Auf Glassubstraten verlängerte sich die Vereisungszeit von 25 s im unbeschichteten Zustand auf 618 s nach Auftragen der Beschichtung. Die Eishaftungsfestigkeit sank dabei von 357,96 kPa auf 18,94 kPa. Auf vier unterschiedlichen Substraten lagen die Vereisungszeiten zwischen 456 und 618 s sowie die Eishaftungsfestigkeit zwischen 18,94 und 31,86 kPa – mit stabiler Leistung auch nach 20 Frost-Tau-Zyklen.
Die Beschichtung wies einen Brechungsindex von 1,432 und eine Lichtdurchlässigkeit von 80,32 % bei 589 nm auf. Nach Sandbeschuss, Sandpapier-Abrieb, Alkoholyse und Frost-Tau-Zyklen blieb der statische Kontaktwinkel über 150° und der Abrollwinkel unter 11,49°. Damit eignet sich die Beschichtung insbesondere für Anti-Eis-Anwendungen an kritischen transparenten Bauteilen wie Flugzeug-Frontscheiben, Sensorfenstern von Drohnen sowie Solarmodulen.
Quelle: Liu, J. et al. UV-curable biomimetic fluorinated polysiloxane/polyurea–Al₂O₃ coating with outstanding anti-icing performance, durability, and optical transparency. Prog. Org. Coat. 110129 (2026).
