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Katalytische Nano-Enzyme verbessern Antifouling-Wirkung von Silikonbeschichtungen
Forschende kombinieren in einer neuen maritimen Beschichtung Polysiloxan-Polyurethan mit kupferbasierten Nano-Enzymen. Die nanokatalytische Aktivität erzeugt reaktive Sauerstoffspezies und verstärkt so die antibakterielle und antifouling Wirkung herkömmlicher Silikonbeschichtungen deutlich.
Die Bildung biologischer Ablagerungen auf Schiffs- und Unterwasseroberflächen ist ein anhaltendes Problem. Silikonbasierte Beschichtungen wie Polydimethylsiloxan (PDMS) sind aufgrund ihrer niedrigen Oberflächenenergie beliebt, weisen jedoch Schwächen bei mechanischer Stabilität, Haftung und statischem Antifouling auf.
Ein chinesisches Forschungsteam entwickelte nun eine nanokomposite Beschichtung, die katalytische Nano-Enzyme mit klassischen Fouling-Release-Eigenschaften kombiniert. Die Formulierung basiert auf einem Polysiloxan-Polyurethan (PDMS-PUA), in das peroxidaseähnliche Kupfer-Nanopartikel (Cu NPs) eingebettet sind. Diese wurden zuvor mit Isophorondiisocyanat (IPDI) und Polyethylenglykol (PEG) modifiziert, um eine gute Kompatibilität mit der Polymermatrix zu erreichen.
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Synergie von Oberfläche und Reaktivität
Die Beschichtung (PDMS-PUA-F-Cu) zeigte eine Härte von etwa 21 MPa, eine gute Haftung von rund 1,75 MPa und behielt gleichzeitig ihre hydrophoben Eigenschaften bei. Entscheidend ist die synergistische Wirkung: Die Cu-Nanopartikel katalysieren die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies (·OH, ·O₂⁻), die antibakteriell wirken und mikrobielle Anhaftung verhindern.
Die Tests ergaben eine antibakterielle Wirksamkeit von 98,6 % gegen Pseudomonas aeruginosa und 98,8 % gegen Staphylococcus aureus sowie eine 97,4%ige Reduktion der Anhaftung von Chlorella. Damit überwindet das System die typischen Grenzen passiver Silikonbeschichtungen und bietet einen neuen Ansatz für umweltfreundliche, selbststerilisierende Antifouling-Systeme.
Quelle: Li, M. et al., The synergy of catalytic nano-enzymes and fouling-release coating: Peroxidase-like Cu NPs composited polysiloxane-based polyurethane PDMS-PUA with enhanced antifouling properties. Progress in Organic Coatings 207, 109390 (2025).
