Die Forscher um Hitoshi Ogihara des Tokyo Institute of Technology in Japan haben ein Sprühverfahren entwickelt, mit dem man schnell große Flächen von wasserabweisenden Farbschichten aufbringen kann.
Bisher war die Herstellung farbiger, wasserabweisender Beschichtungen schwierig, weil hierzu oft Metalle oder Metalloxide verwendet wurden, deren Farbigkeit eingeschränkt ist. Damit Wasser abgestoßen wird und kleine Tropfen einfach abperlen, muss die Oberfläche mit nanometergroßen Strukturen bedeckt sein, die ihr eine starke Rauigkeit verleihen. Ein Wassertropfen kann die Oberfläche dann nicht richtig benetzen und rollt einfach herunter.
Der Ansatz von Ogihara ist simpel und effektiv zugleich: Der Forscher verwendete Pigmentnanopartikel, die er in einem Lösungsmittel suspendierte und einfach mit einem Zerstäuber aufsprühte. So lassen sich schnell große Flächen mit den Pigmenten bedecken und die nanometergroßen Partikel verleihen dem behandelten Material die nötige Rauigkeit und so die wasserabweisenden Eigenschaften.
Wasserweisende Farbbeschichtung | Die bunten Pigmentnanopartikelsuspensionen können auf Papier, Glas und Metalle aufgesprüht werden. Auch dreidimensionale Formen wie Drähte und Kordeln lassen sich einfach einfärben. Die Wassertropfen benetzen die Oberfläche nicht und perlen einfach ab.
Die Wissenschaftler stellten rote, blaue, grüne, gelbe und schwarze Farben her, die auf den unterschiedlichsten Materialien haften blieben. Glas, Papier und diverse Metalle lassen sich damit problemlos beschichten, und wegen der einfachen Sprühtechnik können sogar dreidimensionale Formen wie eine Drahtspirale oder eine Schnur eingefärbt werden.
Reparatur der hydrophoben Farbschicht | Wird die wasserabweisende Schicht zerkratzt, perlt der Wassertropfen nicht mehr ab, sondern bleibt auf der Oberfläche haften. Die Beschichtung kann durch erneutes Aufsprühen jedoch einfach wieder hergestellt werden.
Außerdem zeigten Ogihara und seine Kollegen, dass sich Defekte in der Schicht einfach reparieren lassen. Durch mechanischen Kontakt geht der wasserabweisende Effekt von superhydrophoben Schichten oft verloren, wenn die Nanostrukturierung beschädigt wird.
Ogihara zerkratzte die Oberfläche mit einem Stift, wodurch sich die Farbe ablöste und die wasserabstoßende Eigenschaft an dieser Stelle zerstört wurde. Die Forscher konnten dies jedoch rückgängig machen, indem sie erneut die Pigmentsuspension aufsprühten.
Neben der einfachen und kostengünstigen Herstellung verleiht die vorgestellte Reparaturmöglichkeit diesen wasserabweisenden Farbschichten realistische Anwendbarkeit und großes Potenzial in der industriellen Verwendung. (jf)
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