Beschichtung mit Nanopartikeln 21.04.2015, 08:51 Uhr

Einsatz bei Ölkatastrophen: Ölabweisendes und wasserdurchlässiges Netz

Amerikanische Ingenieure haben eine neue Beschichtung mit Nanopartikeln entwickelt, die zugleich wasserdurchlässig und ölabweisend ist. Ein Edelstahlnetz, das mit dieser haltbaren und preiswerten Methode beschichtet wird, könnte für die Säuberung nach Ölkatastrophen großflächig eingesetzt werden.

Das mit Nanopartikeln beschichtete Gitternetz fängt Öl auf, das hier rot gefärbt, ist, während das blaue Wasser durchläuft.

Das mit Nanopartikeln beschichtete Gitternetz fängt Öl auf, das hier rot gefärbt, ist, während das blaue Wasser durchläuft.

Foto: Jo McCulty/Ohio State University

Das Team von Ingenieuren um Professor Bharat Bhushan an der Ohio State University in Columbus experimentiert und forscht seit über zehn Jahren mit Nanobeschichtungen. Ausgehend von Oberflächen in der Natur wie Lotusblättern haben die Wissenschaftler feinste Beschichtungen mit unterschiedlichen Eigenschaften entwickelt. Ihr neuestes Produkt ist ein Edelstahlgewebe, das mit mehreren hauchfeinen Schichten so überzogen wird, dass es gleichzeitig ölabweisend und wasserdurchlässig wird.

Gewebe könnte als Filter nach Ölkatastrophen dienen

„Würde man das beschichtete Gewebe auf die entsprechende Größe bringen, könnte man damit das Öl im Wasser nach einer Ölkatastrophe auffangen“, sagt Bharat Bhushan. Ähnliche Netze gibt es zwar bereits, aber die neue Technik sei wesentlich haltbarer, mechanisch stabiler und auch preiswerter, so Bhushan. Seiner Einschätzung nach könnte das Gewebe für umgerechnet weniger als zehn Euro pro Quadratmeter hergestellt werden.

Die Forscher Dave Maharaj (von links), Bharat Bhushan und Philip Brown haben die neue Technologie zur Trennung von Öl von Wasser entwickelt.

Die Forscher Dave Maharaj (von links), Bharat Bhushan und Philip Brown haben die neue Technologie zur Trennung von Öl von Wasser entwickelt.

Foto: Jo McCulty/Ohio State University

Als „superoleophobisch“ bezeichnen die Wissenschaftler ihr neues beschichtetes Material, was nichts anderes bedeutet, als das dieses Material eine „extreme Angst vor Öl“ hat. Inspiriert wurden Bhushan und sein Kollege Philip Brown ursprünglich von Lotusblättern, deren unregelmäßige Oberfläche allerdings Wasser und nicht Öl abstößt. Die beiden Forscher kreierten eine Beschichtung, die genau den umgekehrten Effekt hat.

Die Beschichtung ist nur wenige hundert Nanometer dick

Dafür sprühten sie zunächst feine Partikel Siliziumdioxid auf das Edelstahlgewebe, um eine unregelmäßige Oberfläche zu erhalten. Darauf wurde eine Polymerschicht gesprüht, in der Moleküle eines Fluortensids enthalten sind, wie sie auch in Waschmitteln verwendet werden.

Alles in allem sei die feine Beschichtung nur wenige hundert Nanometer dick und somit weder zu sehen noch zu ertasten. Der einzige Unterschied zu dem unbeschichteten Gewebe ist, dass es weniger glänzt, weil die aufgebrachten Schichten nur zu 70 Prozent transparent sind.

Das Gitternetz könnte nicht nur zum Filtern von Öl (rot) genutzt werden. Die öl- und fettabweisende Nanobeschichtung wäre auch geeignet, um die Oberflächen von Smartphones und Tablets vor Fett und Fingerabdrücken zu schützen.

Das Gitternetz könnte nicht nur zum Filtern von Öl (rot) genutzt werden. Die öl- und fettabweisende Nanobeschichtung wäre auch geeignet, um die Oberflächen von Smartphones und Tablets vor Fett und Fingerabdrücken zu schützen.

Foto: Jo McCulty/Ohio State University

Die Transparenz wollen Bhushan und seine Kollegen aber noch bis auf 90 Prozent erhöhen, denn dann wäre die Beschichtung auch für weitere Anwendungen geeignet. Neben einem Auffangnetz für Öl, bei dem die Transparenz keine Rolle spielt, könnte die Methode auch für die Beschichtung von Glas interessant werden.

Verschiedene Kombinationen an besprühten Schichten sind möglich

In der Autoindustrie oder auch für die modernen Smartphones sind Beschichtungen interessant, die Schmieren von Fingerabdrücken erst gar nicht entstehen lassen. Auf etlichen Handys, darunter Modellen von Apple, Nokia, Samsung, Google und LG, gibt es bereits solche ölabweisenden und meist auch wasserabweisenden Beschichtungen. Voraussetzung ist allerdings eine möglichst hohe Transparenz, die mit der neuen Schichtmethode von Bhushan noch nicht gegeben ist.

Dafür sieht der Wissenschaftler einen enormen Vorteil für seine Technik darin, dass sie äußerst variabel ist. „In allen unseren Beschichtungen können wir verschiedene Kombinationen von Inhaltsstoffen in Lagen aufsprühen, wodurch sich jedes Mal die Eigenschaften der Oberfläche komplett verändern.“ So könnte mit einer anderen Kombination an Nanopartikeln etwa ein Gewebe besprüht werden, dass Öl anzieht, anstatt es abzustoßen. 

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