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28.08.2018 | Verbindungstechnik | Nachricht | Onlineartikel

Käferfüße als Vorbild für Silikonhaftung

Autor:
Nadine Winkelmann

Ein Kieler Forschungsteam nahm sich die Haftelemente an Käferfüßen zum Vorbild und konnte durch Mikrostrukturierung und Plasmabehandlung die Haftung von Silikonoberflächen deutlich verbessern.

Elastische Kunststoffe wie Silikonelastomere sind in der Industrie sehr beliebt. Sie gelten als flexibel, mehrfach nutzbar, günstig und einfach herzustellen. Verwendet werden sie deshalb zum Beispiel für Dichtungen, zur Isolierung oder als Korrosionsschutz. Durch ihre geringe Oberflächenenergie haften sie jedoch kaum, was es beispielsweise schwierig macht, Silikonoberflächen zu streichen. Einem Forschungsteam der Christian-Albrechts-Universität (CAU) in Kiel ist es jetzt gelungen, die Silikonhaftung deutlich zu erhöhen, indem es die pilzkopfartige Oberflächenstruktur bestimmter männlicher Blattkäfer (Chrysomelidae) imitierte und anschließend die Silikonelastomere gezielt mit Plasma behandelte. Zudem fand es heraus, dass die Adhäsionseigenschaft des mikrostrukturierten Silikonmaterials vom Krümmungsgrad beeinflusst wird.

Starke Haftung auf kleinstem Raum

Die Forscher zeigten, dass Silikone mit einer Pilzkopfstruktur im konkav gekrümmten Zustand eine zweimal größere Bandbreite an Haftstärken aufweisen. Des Weiteren stellten sie fest, dass sich durch eine Plasmabehandlung die Haftung von unstrukturierten Oberflächen auf einem Glasträger um etwa 30 Prozent erhöht. Auf der pilzkopfartig strukturierten Oberfläche verbessert sich die Haftung bei optimalen Parametern sogar bis zu 91 Prozent. "Dieses Ergebnis hat uns besonders überrascht, weil die strukturierte Kontaktoberfläche zwar nur halb so groß ist wie die unstrukturierte, aber nach der Plasmabehandlung eine dreimal stärkere Haftungserhöhung aufwies", erklärt Doktorand Emre Kizilkan, Erstautor der Studie, die in der Fachzeitschriften Advanced Materials und ACS Applied Materials & Interfaces veröffentlicht wurde.

"Auf sehr kleinem Raum haben wir also eine starke Haftung, die wir sehr breit variieren können", fasst Materialwissenschaftler Kizilkan die Ergebnisse zusammen. Das mache die Ergebnisse gerade für Anwendungen im kleinen Maßstab wie Mikroroboter interessant. Bereits entstanden ist aus den Erkenntnissen der Kieler Arbeitsgruppe ein extrem stark haftendes Klebeband, das nach dem "Gecko-Prinzip" funktioniert und sich rückstandslos ablösen lässt. 

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