Wissenschaftler entwickeln umweltfreundliche, frostsichere Beschichtungen
Eine länger anhaltende Alternative zu herkömmlichen Enteisungsmitteln
Anzeigen
Auf Flughäfen herrscht Hochbetrieb, vor allem im Winter. Während die Passagiere darauf warten, an Bord zu gehen, werden die Verspätungen länger, weil die Flugzeuge mit Tausenden von Litern Enteisungsflüssigkeit beträufelt werden müssen, die ihnen hilft, den eisigen Winter zu überstehen. Doch sobald das Flugzeug abhebt, ist der Großteil der Flüssigkeit von der Oberfläche des Flugzeugs verschwunden und verschmutzt Süßwasserflüsse und Seen.
Das Bild zeigt die leichte Formbarkeit und Frostbeständigkeit der entwickelten Beschichtung (rot eingefärbt) bei einer Unterkühlung von -30°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60%.
Rukmava Chatterjee
Sushant Anand, UIC-Assistenzprofessor für Maschinenbau, und Rukmava Chatterjee, ein UIC-Doktorand, haben in dem Bestreben, ein effizienteres, eisresistentes Produkt für diese anspruchsvollen Industrien und Verbraucher herzustellen, eine länger haltbare Alternative zu herkömmlichen Enteisungsmitteln entwickelt. Sie sagen, dass auch andere Branchen davon profitieren könnten.
"Wir haben die Lebensdauer der Kälteschutzmittel in Frage gestellt und nach neuen Wegen gesucht, um ihre Wirksamkeit zu erhöhen", so Anand. "Glykole lösen sich sehr schnell im Wasser auf und werden weggespült, bevor das Flugzeug abhebt, und das ist ein ernstes Problem, das Hunderte von Millionen Dollar kostet - das meiste davon landet buchstäblich im Abfluss. Wir dachten uns, warum nicht diese Chemikalien selbst verbessern und Alternativen herstellen, die länger halten und gleichzeitig biologisch verträglicher sind. Und das ist es, was wir letztendlich getan haben.
Um ihr Ziel zu erreichen, entwickelten die Forscher eine umfangreiche Familie von mehr als 80 Gefrierschutzbeschichtungen, die als polymere Lösungen, Emulsionen, Cremes und Gele klassifiziert werden können. Die Formulierungen lassen sich leicht auf Aluminium, Stahl, Kupfer, Glas, Kunststoff oder jede andere industrielle Oberfläche auftragen, ohne dass eine Vorkonditionierung oder teure Oberflächenbehandlung erforderlich ist.
"Unsere Beschichtungen sind ein All-in-One-Paket, das die Bildung von Frost für längere Zeit verzögern und gleichzeitig bewirken kann, dass sich auf der Oberfläche gebildetes Eis durch eine leichte Brise oder einfaches Kippen des Substrats leicht ablöst", so Chatterjee.
Über ihre Arbeit wird in einem Artikel von Advanced Materials mit dem Titel "A family of frost-resistant and icephobic coatings" berichtet.
Bei den Beschichtungen handelt es sich um eine Familie von auf Phasenwechselmaterialien basierenden Formulierungen und multifunktionalen Beschichtungen, mit denen die Haftung von festen Verschmutzungen auf funktionalen Oberflächen - von Eis bis hin zu Bakterien - unabhängig von ihrer Materialstruktur und Chemie maßgeschneidert werden kann. Dies wurde durch die Regulierung der Auslaugung von Chemikalien aus dem Materialsystem und durch die Schaffung einer schmierenden Oberflächenschicht erreicht, die sowohl gleitfähig als auch nicht gefrierend ist.
Die Frostschutzgele sind außerdem transparent, was für Anwendungen wie Verkehrssignale, Landebahnbeleuchtungen, die Piloten bei der Landung helfen, Autoscheiben oder Gebäudefenster entscheidend ist.
"Stellen Sie sich vor, Sie beschichten Ihre Smartwatch mit unserem Gel, das die Eisbildung in den kalten Minusgraden verhindert und gleichzeitig jegliche bakterielle Kontamination verhindert", so Chatterjee.
"Da unsere Anti-Eis-Sprays biofreundlich und antibakteriell sind, sehen wir sogar die Möglichkeit, sie in der Landwirtschaft einzusetzen, um zu verhindern, dass die Ernte durch strengen Frost zerstört wird", sagte Anand. "Aber das ist ein Hirngespinst, und wir müssen weitere Studien durchführen, um zu sehen, ob es irgendwelche langfristigen negativen Auswirkungen auf die Pflanzen gibt."
Eine weltweite Patentanmeldung mit dem Titel "Compositions and Methods for Inhibiting Ice Formation on Surfaces" (Zusammensetzungen und Methoden zur Verhinderung von Eisbildung auf Oberflächen) wurde vom Büro für Technologiemanagement der UIC eingereicht.
"Diese Materialien haben ein großes Potenzial für viele Anwendungen, und ich denke, der Tag, an dem unsere Materialien kommerziell erhältlich sind, rückt näher", so Anand.
Hassan Bararnia und Umesh Chaudhuri, Mitglieder der Anand-Forschungsgruppe, arbeiteten bei den Experimenten mit Chatterjee zusammen.
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
Originalveröffentlichung
Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft
Diese Produkte könnten Sie interessieren
Meistgelesene News
Weitere News von unseren anderen Portalen
Zuletzt betrachtete Inhalte
Neues Verfahren wird den Bedarf an seltenen Metallen in der chemischen Synthese reduzieren - Forscher arbeiten daran, die langfristige Nachhaltigkeit von pharmazeutischen und anderen chemischen Synthesen zu verbessern
Nobelpreisträger Aziz Sancar: Top-Forscher - allen Widrigkeiten zum Trotz
Takeda Pharma errichtet neues Werk für Rohstoffe in Irland
Gerresheimer erwirbt Mehrheitsbeteiligung an chinesischem Hersteller für Pharmaverpackungen
Effiziente Solarzellen: Georg-Kurlbaum-Preis 2011 für Nachwuchs-wissenschaftler vom Fraunhofer IISB
BASF gibt Pläne für ein Joint-Venture zwischen der ehemaligen Ciba und Astra Polymer im Nahen Osten auf
Fortgeschrittene Röntgentechnik enthüllt schnelle chemische Feststoff-Gas-Reaktionspfade
Deutsche Steuerlast für Unternehmen im europäischen Vergleich im oberen Drittel - Neue BDI/VCI-Studie: Vermögensteuern und Erbschaftsteuer gefährden unternehmerische Substanz
Standhafte Kügelchen: Nanokugeln aus aromatischen Aminosäuren - die bisher starrsten organischen Nanostrukturen
Tierversuchsfreie Methode sagt Toxizität von Nanopartikeln für sicherere industrielle Materialien voraus - Sicherere Materialentwicklung durch „Safe-by-Design“
Neues Werkzeug zur Erzeugung chemischer Komplexität aus Fettsäuren - Neues Katalysatordesign ermöglicht eine noch nie dagewesene Kontrolle über die Modifikation von Fettsäurederivaten, was die Tür zur Schaffung nützlicher Substanzen auf umweltfreundliche und effiziente Weise öffnet
