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Neue Beschichtung für Bildschirme und Displays Eine Schicht, sie alle abzuwehren

24.04.2018

Hoffnung für tollpatschige Handybesitzer: Forscher aus den USA haben eine haltbare Beschichtung entwickelt, die Oberflächen resistent macht. Damit prallen Displayfeinde wie Öle oder sogar Erdnussbutter einfach am Handy ab.

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Das Handy ist für viele zum alltäglichen Begleiter geworden. Selbst beim Essen können manche Menschen nicht die Finger davon lassen. Schnell ist es passiert, dass etwas Wein daneben geht und auf dem Display landet.

Damit Flüssigkeiten und Lebensmittel auf dem Smartphone keinen Schaden anrichten, ist an der University of Michigan eine Idee für schmutzabweisende Displays, Kameralinsen und unterschiedliche Oberflächen entstanden: Dort hat ein Materialforscher eine glatte, haltbare und klare Beschichtung entwickelt, die Wasser, Öle, Alkohole und sogar Erdnussbutter schnell abweisen soll.

Material mit Phobie gegen alles

In der Materialwissenschaft als omniphob bezeichnet, weist die Beschichtung nahezu jede bekannte Flüssigkeit ab. Die neue omniphobische Beschichtung ist die erste, die dauerhaft und klar ist. Sie lässt sich leicht auf praktisch jede Oberfläche auftragen. Anish Tuteja, an der Uni Michigan außerordentlicher Professor für Materialwissenschaft und Technik, erklärt, dass die neue Beschichtung das jüngste Ergebnis des systematischen Ansatzes sei, der mit dem traditionellen Ansatz der Materialwissenschaft bricht, Substanzen mit gewünschten Eigenschaften zu mischen.

Die Forscher bilden die grundlegenden Eigenschaften einer riesigen Bibliothek von Substanzen ab und können so mathematisch vorhersagen, wie sich zwei beliebige Substanzen verhalten, wenn sie kombiniert werden. So können sie eine nahezu unendliche Vielfalt an Kombinationen mit sehr spezifischen Eigenschaften zusammenstellen.

„In der Vergangenheit haben Forscher eine sehr haltbare Substanz und eine sehr abstoßende Substanz gemischt“, so Tuteja. Das ergebe jedoch nicht unbedingt eine dauerhafte, abstoßende Beschichtung. Die Forscher an der Uni Michigan entdeckten, dass noch wichtiger als Haltbarkeit oder Abstoßung eine Eigenschaft ist, die als partielle Mischbarkeit bezeichnet wird, oder die Fähigkeit zweier Substanzen, sich auf genau die richtige Weise zu vermischen. Chemikalien, die gut zusammenspielen, ergeben ein viel haltbareres Produkt, auch wenn sie einzeln weniger haltbar sind.

Marktreife in zwei Jahren erwartet

Für die neue Beschichtung nutze das Team schließlich eine Mischung aus fluoriertem Polyurethan und einem speziellen, flüssigkeitsabweisenden Molekül namens F-Poss. Ihre Rezeptur bildet eine Mischung, die auf unterschiedlichste Oberflächen gesprüht, gebürstet, getaucht oder geschleudert werden kann und dort fest bindet.

Tuteja ist davon überzeugt, dass die Beschichtung bis zu einer möglichen Massenproduktion preiswert sein wird - fluoriertes Polyurethan ist ein bereits preiswerter, gängiger Bestandteil. Und während F-Poss heute selten und teuer ist, sind die Hersteller dabei, es auf die Massenproduktion auszuweiten. Tuteja schätzt, dass die Beschichtung innerhalb der nächsten zwei Jahre auf den Markt kommen könnte.

Vorteile für Kältetechnik und Energierzeugung

Die Beschichtung könnte auch in der Kältetechnik, der Energieerzeugung und der Ölraffination eingesetzt werden - Industrien, die auf die Kondensation von Flüssigkeiten angewiesen sind. Die neue Beschichtung könnte es ermöglichen, Kondenswasser und Chemikalien schneller abzutransportieren und den Wirkungsgrad um bis zu 20 Prozent zu erhöhen. Das ist ein entscheidender Faktor, denn diese Branchen gehören zu den volumen- und energieintensivsten der Welt.
Die Beschichtung ist in dem Papier „Smooth, All-Solid, Low-Hysteresis, Omniphobic Surfaces“ näher beschrieben.

Bildergalerie

  • Mathew Boban, Studentische Hilfskraft, Materialwissenschaft und Technik, gießt Hexadecanöl auf einen Glasträger mit einer superomniphoben Beschichtung. Das erdölbasierte, hochviskose Schmiermittel gleitet leicht vom Objektträger ab und eröffnet Anwendungen wie selbstreinigende Fenster, Tintenstrahldrucker und Mikrofluidikgeräte.

    Bild: Robert Coelius/Michigan Engineering

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