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Mittwoch, 19. Februar 2020
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Wissenschaft & Technik, Technologien

Superhydrophobe, selbstreinigende Oberfläche aus Reishülsenasche

Mittwoch, 13. November 2019

Wissenschaftler haben kürzlich dauerhafte Nanokompositbeschichtungen mit Silica-Partikeln, die aus landwirtschaftlichen Abfällen, Reishülsen und verschiedenen Anteilen von Polydimethylsiloxan (PDMS) stammen, hergestellt.

Oberflächen mit inhärenten selbstreinigenden Eigenschaften werden oft als wünschenswert erachtet. Mangelnde Haltbarkeit und hohe Kosten schränken jedoch die Anwendbarkeit solcher Oberflächen in der Praxis ein. Quelle: anatchant – stock.adobe.com.
Oberflächen mit inhärenten selbstreinigenden Eigenschaften werden oft als wünschenswert erachtet. Mangelnde Haltbarkeit und hohe Kosten schränken j...

Entwickelte Beschichtungen zeigten das Vorhandensein hierarchischer Strukturen mit nanoskaligen Vorsprüngen. Die Oberflächenmorphologie der Beschichtungen wurde signifikant durch den PDMS-Gehalt beeinflusst, wobei der Rauheitsfaktor einer inversen Korrelation folgte. Statische und dynamische Kontaktwinkel nahmen mit abnehmendem PDMS-Gehalt zu, wobei Maximalwerte über 160° beobachtet wurden. Gleichzeitig wurden auch die Kontaktwinkelhysterese (< 5° bis 20°) und der Kippwinkel (5° bis 60°) signifikant durch die PDMS-Fraktion beeinflusst. Die beobachteten Ergebnisse hängen mit der Fähigkeit zusammen, einen stabilen Cassie-Zustand aufrechtzuerhalten, und der Fixierung der Flüssig-Luft-Grenzfläche durch Nanoprotrusionen.

Hohe Belastbarkeit unter Außenbedingungen

Tröpfchenaufpralltests und kritische Benetzungswinkelberechnungen zeigten den Übergang von Cassie in den metastabilen Benetzungszustand für Beschichtungen mit höherem PDMS. Langzeitstudien, die in verschiedenen Modi durchgeführt wurden, deuteten auf einen Kompromiss mit der Selbstreinigungskraft hin und verdeutlichten eine optimale Zusammensetzung mit den erforderlichen Eigenschaften. Die ausgewählte Beschichtung, die einem Bewitterungstest unterzogen wurde, zeigte eine hohe Belastbarkeit unter Außenbedingungen. Die vorliegende Arbeit zeigte, dass die landwirtschaftlichen Abfälle effektiv für die Entwicklung kostengünstiger High-End-Produkte mit außergewöhnlichen Funktionalitäten genutzt werden können.

Die Studie wurde veröffentlicht in: Progress in Organic Coatings Volume 136, November 2019, 105221.

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