"Allabweisende" Oberfläche schützt vor Wasser, Öl und Erdnussbutter. [...]
Forscher der University of Michigan (U-M) haben eine durchsichtige, robuste Beschichtung entwickelt, die Geräte wie Smartphones in Hinblick auf Verschmutzung quasi kindersicher machen könnte. Denn die Lösung macht Oberflächen „allabweisend“, sprich Wasser, Öl oder auch Erdnussbutter haben keine Chance, haften zu bleiben. Das könnte auch für viele andere Anwendungen interessant sein – vom schmutzabweisenden Küchentisch bis zur unbenetzbaren Objektivlinse einer Kamera.
Schutz vor Schmutz
Die neue Beschichtung ist materialwissenschaftlich gesprochen „omniphob“. Das bedeutet, dass sie jegliche Art von Flüssigkeit abweist, ob nun Wasser, Alkohol, Öl oder auch sehr zähe Substanzen wie eben Erdnussbutter. Das könnte laut Anish Tuteja, Professor für Materialwissenschaft und -technik an der U-M, diverse Oberflächen umfassend schmutzsicher machen, ob nun Displays, Tische oder Wände. Ein potenzielles Anwendungsgebiet wäre das Eigenheim. „Ich habe einen Zweijährigen daheim, also ging es bei diesem speziellen Projekt um viel mehr als nur Wissenschaft“, meint der Forscher.
Eine derart allabweisende Oberfläche ist nicht trivial zu fertigen. „Man kann Wasser leicht mit einer rauen Oberfläche abweisen, die kleine Luftblasen zwischen Wasser und der Oberfläche schafft“, erklärt Tuteja. Doch Alkohol und Öl haben eine geringere Oberflächenspannung und haften daher oft an solchen Oberflächen. „Wir haben eine sehr glatte Oberfläche gebraucht, die mit einer Vielzahl an Flüssigkeiten so wenig wie möglich interagiert“, sagt der Materialwissenschaftler. Zudem ist für alltägliche Anwendbarkeit wichtig, dass die Beschichtung auch möglichst robust ist und eben durchsichtig.
Mathe statt mischen
Statt einfach Substanzen zu mischen und zu sehen, ob das Ergebnis sinnvolle Eigenschaften bringt, haben Tuteja und sein Team systematisch fundamentale Eigenschaften einer großen Zahl von Materialien erfasst. Das ermöglicht mathematisch vorherzusagen, wie sich die Kombination zweier dieser Substanzen verhalten wird. Dabei haben sie festgestellt, dass für die Eigenschaften einer Mischung vor allem wichtig ist, wie leicht sich die Bestandteile vermengen lassen. Das Ergebnis ist dann unter Umständen deutlich robuster als seine Bestandteile.
So ist das Team auf eine Mischung aus fluoriniertem Polyurethan und einem flüssigkeitsabweisenden Molekül namens F-POSS gekommen. Die Mixtur kann auf eine Vielzahl von Oberflächen unter anderem durch Sprühen oder Pinseln aufgetragen werden. Mit scharfen Gegenständen ist ein Zerkratzen der Beschichtung zwar möglich, doch für den Alltag scheint sie robust genug. Nun gilt es nachzuweisen, dass die Beschichtung nicht toxisch ist und somit beispielsweile in Kinderkrippen zum Einsatz kommen kann. Nach Tutejas Schätzung dürfte die Beschichtung innerhalb von zwei Jahren marktreif sein. Er hofft, dass bis dahin auch eine sehr günstige Fertigung möglich ist.
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