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Intelligente Epoxid/PVDF-Beschichtung mit ZIF-8-Nanosensoren schützt Stahl vor Korrosion
Forschende haben eine multifunktionale Epoxid/PVDF-Beschichtung entwickelt, die mit ZIF-8-Nanosensoren ausgestattet ist. Sie bietet Selbstheilung, Korrosionsschutz und eine optische Selbstmeldung bei Korrosionsbeginn.
Ein Team aus Indien und Deutschland hat eine neuartige intelligente Beschichtung für den Korrosionsschutz von Baustahl entwickelt. Grundlage ist eine Epoxid/Polyvinylidenfluorid (EPV)-Matrix, die mit zwei Arten von ZIF-8-Partikeln ausgestattet wurde: Mit Benzotriazol beladene Partikel (ZBT) zur selbstheilenden Wirkstofffreisetzung und mit Phenanthrolin modifizierte Partikel (ZPH), die als Sensor zur Erkennung von Fe²⁺-Ionen dienen.
Die Ergebnisse zeigen, dass die beschichteten Oberflächen superhydrophobe Eigenschaften erreichen, mit Kontaktwinkeln von bis zu 157°. Elektrochemische Impedanzspektroskopie belegt, dass die EPV/ZBT/ZPH-Beschichtung die höchste Widerstandsfähigkeit gegenüber Korrosion besitzt – auch nach 192 Stunden im Salzsprühnebel (3,5 % NaCl). Gleichzeitig ermöglicht die ZPH-Modifikation eine optische Rückmeldung: Bei Kontakt mit Fe²⁺-Ionen bildet sich ein roter Komplex, der Korrosionsprozesse sichtbar macht.
Veranstaltungstipp: Korrosionsschutz
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Selbstheilung und erhöhte Delaminationsbeständigkeit
Die Benzotriazol-Beladung sorgt dafür, dass sich die Beschichtung unter korrosiven Bedingungen selbst reparieren kann, indem der Inhibitor pH-gesteuert freigesetzt wird. Untersuchungen mit der Skanning-Kelvin-Sonde (SKP) belegen zudem, dass die Delaminationsbeständigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Systemen deutlich erhöht ist.
Damit kombiniert die neu entwickelte Beschichtung drei entscheidende Funktionen: Korrosionsschutz, Selbstheilung und eine frühe visuelle Erkennung von Korrosionsprozessen. Solche Systeme gelten als vielversprechend für den Einsatz in rauen industriellen Umgebungen, in denen zuverlässige Schutzmechanismen und Zustandsüberwachung gleichermaßen gefragt sind.
Quelle: Chavhan, J. et al., Multifunctional Epoxy/PVDF smart coatings using ZIF-8 nanosensor for corrosion protection of mild steel: A study on synthesis and performance. Prog. Org. Coat. 203, 109198 (2025).
