Der Einsatz mikro- und nanostrukturierter, Schmutz und Wasser abstoßender Oberflächen nach dem Vorbild Natur (Lotus-Effect®) verspricht eine nachhaltige Schonung der Umwelt. Für die breite Anwendung dieser Oberflächen ist es erforderlich, dass Beschädigungen, die zu einer Beeinträchtigung der Selbstreinigungsfähigkeit führen, möglichst einfach behoben werden können.
Ziel
In dem Verbundvorhaben werden innovative funktionsangepasste Suspensionen entwickelt, die die Strukturreparatur, die Hydrophobieregeneration und die Demaskierung superhydrophober Oberflächen ermöglichen. Im ersten Schritt des Projekts werden Suspensionen mit unterschiedlichem Benetzungsverhalten auf biologischen und technischen superhydrophoben Oberflächen untersucht. Im zweiten Schritt werden Funktionsprinzipien abgeleitet und bei der Formulierung neuartiger sowie der Modifikation bereits existierender Substanzen berücksichtigt. Der letzte Schritt besteht in der Entwicklung und eingehenden Prüfung innovativer Produkte zur Regeneration superhydrophober Oberflächen. Von der erfolgreichen Entwicklung derartiger Produkte ist ein starker Impuls für die Verbreitung biomimetischer selbstreinigender Oberflächen zu erwarten.
Technologie
Einen Schwerpunkt des Projekts bildet die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der Oberflächenmorphologie und -chemie superhydrophober Oberflächen einerseits und dem Verhalten oberflächenaktiver Substanzen auf diesen Oberflächen andererseits. Methoden bei der Charakterisierung und Vermessung der Oberflächen sind die Rasterelektronenmikroskopie, die Kontakt- und Abrollwinkelmessung sowie die Profilometrie. Molecular-Modelling-Studien zur Berechnung der Wechselwirkungen werden durchgeführt, um beobachtete Phänomene zu interpretieren und neue Substanzen mit spezifischen Eigenschaften vorherzusagen. Die Analysen werden von Tests zum Einfluss von Fehlstellen und zur Beständigkeit regenerierter Oberflächen begleitet.
Anwendung
Bei der Langzeitanwendung oder beim Einbau von Materialien mit strukturierten superhydrophoben Oberflächen ist die Entstehung von Fehlstellen nie ganz auszuschließen. Entsprechend der Vielfalt von Materialien, auf die die Übertragung selbstreinigender Eigenschaften bereits gelungen ist (zum Beispiel Metall, Glas, Textilien, Kunststoff, Keramik), besteht ein großer Bedarf, nach einer Beschädigung eine Reparatur durchführen zu können. So lassen sich die Einsatzmöglichkeiten superhydrophober und damit Wasser, Energie und Reinigungsmittel sparender Oberflächen insgesamt deutlich erweitern.
Effekte, die die Umwelt entlasten, sind außerdem dadurch zu erwarten, dass keine kompletten energie- und rohstoffaufwendigen Erneuerungen mehr erforderlich sind, wenn die Oberflächen beeinträchtigt sind.
Ziel
In dem Verbundvorhaben werden innovative funktionsangepasste Suspensionen entwickelt, die die Strukturreparatur, die Hydrophobieregeneration und die Demaskierung superhydrophober Oberflächen ermöglichen. Im ersten Schritt des Projekts werden Suspensionen mit unterschiedlichem Benetzungsverhalten auf biologischen und technischen superhydrophoben Oberflächen untersucht. Im zweiten Schritt werden Funktionsprinzipien abgeleitet und bei der Formulierung neuartiger sowie der Modifikation bereits existierender Substanzen berücksichtigt. Der letzte Schritt besteht in der Entwicklung und eingehenden Prüfung innovativer Produkte zur Regeneration superhydrophober Oberflächen. Von der erfolgreichen Entwicklung derartiger Produkte ist ein starker Impuls für die Verbreitung biomimetischer selbstreinigender Oberflächen zu erwarten.
Technologie
Einen Schwerpunkt des Projekts bildet die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der Oberflächenmorphologie und -chemie superhydrophober Oberflächen einerseits und dem Verhalten oberflächenaktiver Substanzen auf diesen Oberflächen andererseits. Methoden bei der Charakterisierung und Vermessung der Oberflächen sind die Rasterelektronenmikroskopie, die Kontakt- und Abrollwinkelmessung sowie die Profilometrie. Molecular-Modelling-Studien zur Berechnung der Wechselwirkungen werden durchgeführt, um beobachtete Phänomene zu interpretieren und neue Substanzen mit spezifischen Eigenschaften vorherzusagen. Die Analysen werden von Tests zum Einfluss von Fehlstellen und zur Beständigkeit regenerierter Oberflächen begleitet.
Anwendung
Bei der Langzeitanwendung oder beim Einbau von Materialien mit strukturierten superhydrophoben Oberflächen ist die Entstehung von Fehlstellen nie ganz auszuschließen. Entsprechend der Vielfalt von Materialien, auf die die Übertragung selbstreinigender Eigenschaften bereits gelungen ist (zum Beispiel Metall, Glas, Textilien, Kunststoff, Keramik), besteht ein großer Bedarf, nach einer Beschädigung eine Reparatur durchführen zu können. So lassen sich die Einsatzmöglichkeiten superhydrophober und damit Wasser, Energie und Reinigungsmittel sparender Oberflächen insgesamt deutlich erweitern.
Effekte, die die Umwelt entlasten, sind außerdem dadurch zu erwarten, dass keine kompletten energie- und rohstoffaufwendigen Erneuerungen mehr erforderlich sind, wenn die Oberflächen beeinträchtigt sind.
