Fluoropor als Beschichtung auf einer Kupfer-Dünnschicht.
Bastian E. Rapp | KIT
Aus der Natur ist eine wasserabweisende Fähigkeit vor allem bei Lotospflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotoseffekt ahmen Wissenschaftler mit superhydrophoben Oberflächen nach. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) arbeitet das Team um Dr. Bastian E. Rapp am Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) an einer neuen Klasse solcher Werkstoffe namens "Fluoropor". Sie verbinden dabei die Eigenschaften von Fluorpolymeren mit der von Lotuspflanzen bekannten Rauigkeit. So erreichen sie Oberflächen, von denen sowohl Öle als auch Wasser abperlen. Die neuen Werkstoffe zeichnen sich laut KIT durch eine hohe chemische und thermische Stabilität aus. Gemeinsam mit Wissenschaftlern des Instituts für Angewandte Materialien – Computational Materials Science (IAM-CMS) sei es erstmals gelungen, einen fluorierten Polymerschaum zu entwickeln, der transparent und unempfindlich gegenüber Abrieb ist. Vorgestellt wird dieser Werkstoff im Journal Nature Scientific Reports vor.
Superhydrophobe Eigenschaften entstehen durch Strukturierung auf der Nano- bis Mikroskala. Durch diese extrem feinen Strukturen sind die Oberflächen grundsätzlich äußerst empfindlich gegenüber Abrieb und damit nicht robust genug für alltägliche Anwendungen. Bei Fluoropor hingegen ist die Nano-/Mikrostruktur nicht auf die Oberfläche beschränkt, sondern erstreckt sich durch das gesamte Volumen des Materials. Dadurch erreiche der Werkstoff eine hohe Abriebfestigkeit und Alltagstauglichkeit auf lange Sicht. Der Schaum weist winzige Poren mit einem Durchmesser unterhalb der Wellenlänge sichtbaren Lichts auf, sodass er optisch transparent wirkt. Daher eigne er sich ideal als Beschichtung für Glas. Der Werkstoff lasse sich jedoch auch auf andere Materialien wie Metall, Polymere oder Textilien aufbringen. Fluoropor lässt sich wirtschaftlich in einem Schritt durch photoinduzierte radikalische Polymerisation herstellen und in verschiedenen Dicken fertigen. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert die Arbeit im Rahmen des Programms "NanoMatFutur".