12.03.2024

Neuartige Beschichtung gegen Eis

Dünn aufgetragenes Material verzögert die Bildung von Eiskristallen und verringert die Adhäsion von Eisschichten.

Eisabweisende Beschich­tungen gibt es schon länger, bislang sind sie aber sehr empfindlich und lösen sich recht schnell von den zu schützenden Oberflächen. Einem Forschungsteam um Anna Maria Coclite und Gabriel Hernández Rodríguez vom Institut für Festkörperphysik der TU Graz ist es nun gelungen, diesen Mangel zu beheben. Sie haben eine stark eis­abweisende Beschichtung entwickelt, die auf verschie­densten Materialien haftet und sehr widerstandsfähig gegen Abrieb ist.

Abb.:  Gabriel Hernández Rodríguez hat die eisabweisende Beschichtung...
Abb.: Gabriel Hernández Rodríguez hat die eisabweisende Beschichtung hauchdünn in Stärken zwischen 300 und 500 Nanometer aufgetragen.
Quelle: Lunghammer, TU Graz

Erreicht haben die Forschenden diesen Entwicklungs­sprung durch den Einsatz der initiierten chemischen Gasphasen­abscheidung. Damit ist es möglich, ein stark haftendes Grundierungs­material graduell in die eisabweisende Verbindung übergehen zu lassen. Dieser stufenlose Übergang gelingt, indem die beiden Materialien als sich veränderndes Gasgemisch auf die zu beschichtende Oberfläche aufgetragen werden. Zunächst besteht das Gasgemisch rein aus dem Grundierungs­material, der Anteil des eisabweisenden Materials wird während des Auftragens kontinuierlich erhöht, von anfangs null auf schließlich einhundert Prozent. Das Ergebnis ist eine Beschichtung mit einer stark haftenden Unterseite und einer Oberseite, die Eis­kristallen keinen Halt bietet.

Bei ihren Versuchen haben Anna Maria Coclite und Gabriel Hernández Rodríguez entdeckt, worauf die eisabweisende Eigenschaft ihrer Beschichtung beruht. „Das eisab­weisende Material besteht aus länglichen Molekülen, die in senkrechter oder waagrechter Ausrichtung auf der Grundierung haften bleiben“, erklärt Gabriel Hernández Rodríguez. „Je dicker wir das Material aufgebracht haben, desto zufälliger wurde der Wechsel zwischen senkrechten und waagrechten Molekülen. Und je zufälliger die Anordnung an der Oberfläche, desto größer wurde der eisab­weisende Effekt.“ Dieser Mechanismus war bislang unbekannt. 

Für die neuartige Beschichtung sind vielfältige Anwendungen denkbar, etwa in der Luftfahrt­branche: „Das Enteisen von Flugzeugen könnte durch solch eine Beschichtung beschleunigt werden und mit weniger Frostschutz­mitteln auskommen“, sagt Anna Maria Coclite. Auch der Witterung ausgesetzte Sensoren, die durch Eis gestört werden, könnten profitieren.

TU Graz / JOL

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