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Biomimetische UV-Beschichtung gegen Vereisung entwickelt
Ein chinesisches Forschungsteam hat eine UV-härtbare, biomimetische Beschichtung entwickelt, die die Oberfläche von Rosenblättern nachahmt. Die Kombination aus fluoriertem Polysiloxan/Polyharnstoff und Al₂O₃-Mikrosphären vereint herausragende Anti-Eis-Eigenschaften, hohe Transparenz und exzellente Umweltbeständigkeit – ideal für Flugzeugscheiben, Drohnensensoren und Solarmodule.
Anti-Eis-Beschichtungen stehen vor einem klassischen Zielkonflikt: Hohe Vereisungsschutzwirkung geht häufig zulasten der optischen Transparenz und der Umweltbeständigkeit. Ein Forschungsteam um Jie Liu hat nun eine multifunktionale biomimetische Beschichtung entwickelt, die alle drei Eigenschaften vereint. Als Polymermatrix dient ein UV-härtbares fluoriertes Polysiloxan/Polyharnstoff-Harz (FPSU), auf dessen Oberfläche Al₂O₃-Mikrosphären per Sprühapplikation aufgebracht werden. Durch die anschließende In-situ-UV-Härtung erfolgen die Vernetzung des Harzes und die feste Verankerung der Mikrostrukturen simultan – das Ergebnis ist die sogenannte FPSUA-Beschichtung, deren Oberfläche der Struktur von Rosenblättern nachempfunden ist.
Die reine F40PSU-Matrix zeigt eine niedrige Oberflächenenergie von 21,19 mN/m, eine Zugfestigkeit von 2,28 MPa, eine Bruchdehnung von 468,61 % sowie eine hohe optische Transmission von 94,07 % bei 589 nm. Die finale FPSUA-Beschichtung erreicht einen statischen Wasserkontaktwinkel von 158,22° und einen Gleitwinkel von nur 5,45° – Werte, die eine superhydrophobe Charakteristik belegen.
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Drastisch verlängerte Gefrierzeit und reduzierte Eishaftung
Auf Glassubstraten verlängert sich die Gefrierzeit von 25 Sekunden im unbeschichteten Zustand auf 618 Sekunden nach Applikation der FPSUA-Beschichtung. Gleichzeitig sinkt die Eishaftfestigkeit drastisch von 357,96 kPa auf 18,94 kPa. Auf vier unterschiedlichen Substraten zeigt die Beschichtung konsistent Gefrierzeiten zwischen 456 und 618 Sekunden sowie Eishaftwerte zwischen 18,94 und 31,86 kPa – auch nach 20 Frost-Tau-Zyklen bleibt die Leistung stabil.
Die Beschichtung überzeugt zudem durch hohe Beständigkeit gegen Sandbeschuss, Schleifpapierabrieb, Alkoholyse und wiederholte Frost-Tau-Belastung. Der statische Kontaktwinkel bleibt nach allen Belastungstests oberhalb von 150°, der Gleitwinkel unter 11,49°. Bei einem Brechungsindex von 1,432 erreicht die FPSUA-Beschichtung eine Transmission von 80,32 % bei 589 nm. Damit eröffnen sich konkrete Anwendungsfelder für transparente Bauteile wie Flugzeugwindschutzscheiben, UAV-Sensorfenster und Solarmodule.
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. (2026). DOI: 10.1016/j.porgcoat.2026.110129.
