Werkstoffe – Wasser und Öl perlen ab

Durch einen verbesserten Lotuseffekt bildet der Werkstoff Fluoropor eine superabweisende Oberfläche. Das Bundesforschungsministerium fördert diese Entwicklung des KIT mit 2,85 Millionen Euro.

11. Dezember 2014

Autolack, an dem kein Schmutz haftet, Fassaden, von denen Graffiti-Farbe abgleitet, und Schuhe, die auf matschigen Wegen sauber bleiben – der Werkstoff „Fluoropor“ könnte all dies möglich machen. An der neuen Klasse hochfluorierter superabweisender Polymere könnten sowohl Wasser als auch Öle abperlen. Das BMBF fördert die Weiterentwicklung am KIT nun mit 2,85 Millionen Euro. Die Grundlagenforschung zielt unter anderem darauf, den neuen Werkstoff für universale Schutzbeschichtungen nutzbar zu machen. Der klassische Lotuseffekt, bei dem Wassertropfen abperlen, wird bereits seit geraumer Zeit technisch nutzbar gemacht, indem man raue Oberflächen mit besonderen chemischen Eigenschaften herstellt. „Allerdings funktioniert dieser Trick nicht für Öle – die Lotuspflanze ist wasser- nicht aber ölabweisend“, sagt Dr.-Ing. Bastian Rapp vom Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) des KIT. „Ölabweisende Oberflächen müssen chemisch anders aufgebaut sein, hierfür sind Fluorpolymere notwendig“, erklärt der Wissenschaftler. Fluorpolymere sind Hochleistungskunststoffe, die sehr hitzebeständig und chemisch überaus stabil sind. Zu dieser Stoffklasse gehört das unter dem Handelsnamen Teflon bekannte Beschichtungsmaterial für nicht haftende Bratpfannen.

„Kombiniert man die chemischen Eigenschaften von Fluorpolymeren mit der Rauigkeit der Lotuspflanze, erreicht man Oberflächen, von denen sowohl Wasser als auch Öle abperlen“, sagt Rapp. Bisherige Forschungsresultate waren im Praxiseinsatz aber zu instabil und sehr empfindlich gegen Abrieb. Rapp arbeitet deshalb an der Entwicklung einer robusteren Klasse fluorierter Polymere. Diese als „Fluoropor“ bezeichneten Stoffe sollen die Herstellung des so genannten Lotus 2.0-Effekts auf nahezu beliebigen Oberflächen ermöglichen.

Mit „Fluoropor“ lassen sich universale Schutzbeschichtungen gegen jede Form von Verschmutzung herstellen, etwa damit Windschutzscheiben nicht verschmutzen oder einfrieren. Angestrebt wird aber vor allem der Einsatz in der Industrie. Feinporige Siebe können dabei Öl-Wasser- Gemische jederzeit wieder trennen.

Für sein Forschungsvorhaben wurde der junge KIT-Wissenschaftler jetzt ausgezeichnet, verbunden mit einer Förderung durch das BMFB von 2,85 Millionen Euro für die kommenden vier Jahre. So soll ein Nachwuchsteam entstehen, das anwendungsorientierte Grundlagenforschung mit hohem Potenzial für die industrielle Umsetzung betreibt.

„Am KIT-Institut für Mikrostrukturtechnik und seiner Technologieplattform Karlsruhe Nano Micro Facility steht uns für unsere Forschung eine große Bandbreite an Analyse- und Strukturierungsmethoden zur Verfügung, zum Beispiel die Rasterkraft- und Rasterelektronenmikroskopie“, betont Rapp.