Durchsichtige Schutzschichten aus Kerzenruß

Forscher entwickeln günstiges Verfahren für wasserabstoßende und selbstreinigende Oberflächen.

Nanostruktur
Nanostruktur

Mainz/Darmstadt - Schmieriger, schwarzer Kerzenruß ist die Grundlage für eine durchsichtige Beschichtung, die Wasser und Öl schnell abperlen lässt. Über diesen erstaunlichen Weg zu neuen, selbstreinigenden Oberflächen berichteten Wissenschaftler in einer Vorabveröffentlichung der Zeitschrift "Science". Sie können sich zahlreiche Anwendungen für ihre transparente Rußbeschichtung vorstellen. Die Ideen reichen von sich selbst reinigenden Brillengläsern bis zu einer Versiegelung von glatten Hochhaus-Fassaden.

In einem ersten Schritt hielten Doris Vollmer vom Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz und ihre Kollegen von der Technischen Universität Darmstadt ein Stück Glas in eine rußende Kerzenflamme. Schnell lagerte sich eine dunkle Rußschicht ab, die aus winzigen, etwa 40 Millionstel Millimetern kleinen Partikeln bestand. Auf diese noch völlig undurchsichtige Schicht dampften sie eine dünne Lage aus einer siliziumhaltigen Verbindung, einem Silikat, auf. Abschließend folgte noch eine Schicht, die neben Silizium zusätzlich das Element Fluor enthielt.

Die so entstandene Sandwich-Struktur erhitzten Vollmer und Kollegen auf 600 Grad Celsius. Dabei verbrannte der schwarze Ruß und die Beschichtung wurde durchsichtig. In zahlreichen Benetzungsversuchen analysierten die Forscher das Abperl-Verhalten verschiedener Flüssigkeiten. Weder Wasser noch chemische Lösungsmittel oder Öle konnten sich dauerhaft auf der beschichteten Oberfläche halten. Selbst wenn aus großer Höhe Tropfen der Chemikalie Hexadekan auf die Schicht tropften, drangen sie nur kurz in die schwammartige Nanostruktur ein. "Danach sprang der Tropfen aber wie ein Flummi wieder hoch", erklärt Vollmer.

Im Unterschied zu heute verfügbaren Lotus-Effekt-Beschichtungen stößt die neue Nanostruktur nicht nur Wasser sondern auch Öle ab. Bis diese Ruß-Nanobeschichtung auf Brillengläser oder Glasfassaden aufgebracht werden kann, müssen Vollmer und Kollegen allerdings noch ein kleines Problem lösen. Denn bisher ist ihre selbstreinigende Schutzschicht nicht sehr hart und widerstandsfähig. Doch auch diese Hürde könnte nach Meinung der Forscher bald überwunden werden.