Nachrichten Lacktechnologien
Selbstheilende Beschichtung mit Licht-Aktivierung für Kupfer
Ein chinesisches Forschungsteam hat einen innovativen Kern-Schale-Nanofüllstoff entwickelt, der aktive Korrosionsschutz- und intelligente Selbstheilungseigenschaften in Epoxidharzbeschichtungen für Kupfer vereint. Das System kombiniert graphitisches Kohlenstoffnitrid, eine Poly(dopamin-cystamin)-Schale und Benzotriazol – und ermöglicht photothermisch ausgelöste Selbstheilung sowie langlebigen Korrosionsschutz über 30 Tage.
Kupfer und Kupferlegierungen sind in vielen industriellen Anwendungen unverzichtbar, jedoch anfällig für Korrosionsangriffe. Das Forschungsteam schlägt eine innovative Designstrategie für einen Kern-Schale-Nanofüllstoff vor, der sowohl die aktive Korrosionsschutzleistung als auch die intelligente Selbstheilungsfähigkeit von Epoxidharzbeschichtungen (EP) auf Kupfersubstraten synergistisch verbessert. Als Kern dient graphitisches Kohlenstoffnitrid (g-C₃N₄, bezeichnet als CN), auf dessen Oberfläche eine mesoporöse Poly(dopamin-cystamin)-Schale (P(DA-CA)) mit dynamischen Disulfidbindungen über Grenzflächen-Copolymerisation in einem Emulsionssystem aufgebaut wurde.
Benzotriazol (BTA) wurde anschliessend in die mesoporösen Kanäle geladen, wodurch der finale Nanokomposit P(DA-CA)-CN@BTA (PCNB) entstand. Diese Konstruktion integriert nach Angaben der Autoren erstmals drei Wirkprinzipien in einem einzigen System: intelligente Inhibitorfreisetzung, photogenerierte Ladungstrennung und photothermisch ausgelöste Selbstheilung über dynamische kovalente Bindungen.
Lesetipp: Epoxidharze
Epoxidharze sind aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften in der Beschichtungsindustrie verbreitet wie kaum eine Bindemittelklasse. In ihrem neuen Fachbuch „“Epoxidharze„“ erläutern die Autoren Dornbusch, Christ und Rasing die Grundlagen der Chemie der Epoxygruppe und vermitteln anhand konkreter Formulierungen den Einsatz der Epoxy- und Phenoxyharze in industriellen Beschichtungen – u.a. für Korrosionsschutz, Bodenbeschichtungen, Pulverlacke und Doseninnenbeschichtungen.
Langzeit-Korrosionsschutz und schnelle Selbstheilung
Die Ergebnisse demonstrieren die Wirksamkeit des Systems eindrücklich: Die PCNB/EP-Beschichtung hielt selbst nach 30-tägiger Einlagerung in einer 3,5%igen NaCl-Lösung eine Impedanz in der Grössenordnung von 10⁹ Ω·cm² aufrecht – ein Nachweis für die aussergewöhnliche Langzeit-Korrosionsschutzleistung. Damit adressiert die Beschichtung eine zentrale Anforderung an moderne Korrosionsschutzsysteme, deren Wirksamkeit unter aggressiven Bedingungen häufig rasch nachlässt.
Zudem zeigte die Beschichtung eine hocheffiziente photothermisch ausgelöste Selbstheilung: Innerhalb von 5 h Lichtbestrahlung wurden Kratzer weitgehend geschlossen – eine Leistung, die die reine thermische Heilung deutlich übertrifft. Die verbesserte Performance beruht auf dem synergistischen Zusammenspiel mehrerer Mechanismen: dem physikalischen Barriereeffekt der mesoporösen Struktur, der bedarfsgesteuerten Freisetzung von BTA, dem photogenerierten Elektronentransfer aus dem CN sowie der photothermischen Umwandlung in Kombination mit dem dynamischen Disulfid-Bindungsaustausch in der P(DA-CA)-Schale.
Für die Entwicklung moderner Korrosionsschutzbeschichtungen liefert die Arbeit einen vielversprechenden Ansatz, der Barrierewirkung, aktive Inhibition und intelligente Selbstheilung in einem integrierten System vereint. Insbesondere für Anwendungen, bei denen Wartung und Reparatur aufwendig sind – etwa in schwer zugänglichen Anlagen oder Bauteilen – bietet die photothermische Selbstheilung eine attraktive Perspektive.
Quelle: Zhao, C. & Huang, H. Engineering mesoporous graphitic carbon nitride@poly(dopamine-cystamine) with benzotriazole impregnation: A dual-action strategy for high-performance anti-corrosion and intelligent self-healing coatings. Prog. Org. Coat. (2026). https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2026.110246
