Haftung auf Anti-Haft

„Wenn die Nano-Heftklammern solch extreme Antihaftpolymere wie Teflon und Silikon miteinander verbinden können, dann halten mit ihnen auch alle möglichen anderen Kunststoffe aneinander“, sagt Professor Rainer Adelung. Adelung ist Leiter der Forschungsgruppe „Funktionale Nanomaterialien“ am Institut für Materialwissenschaft der CAU und betreute das Heftklammerprojekt vonseiten der Materialwissenschaften. Die neue Beschichtungstechnik verzichtet auf chemische Klebstoffe und kann in zahlreichen Alltags- und Hightechanwendungen nützlich sein. Darüber hinaus ist die Technik einfach anzuwenden und bedarf keiner teuren Spezialausstattung oder -materialien.

Die Heftklammern sind Kristalle aus Zinkoxid mit einer Größe von mehreren Nano- bis wenigen Mikrometern, also wenige Tausendstel- bis Millionstelmillimeter klein. Sie haben die Form von Tetrapoden, vier starren Armen, die von einem zentralen Punkt ausgehen. Größere Tetrapoden von mehreren Metern kennt man als Wellenbrecher zum Küstenschutz von Sylt oder Helgoland, wo sich die Arme ineinander verhaken und so den Kräften der Meeresströmungen trotzen.

Beim Aneinanderfügen der Polymere werden zunächst Zinkoxidkristalle gleichmäßig auf einer erwärmten Teflonschicht verteilt. Darüber wird eine Silikonschicht aufgebracht. Um die beiden Materialien zu verbinden, werden sie für weniger als eine Stunde auf etwa einhundert Grad Celsius erwärmt. „Wir tackern sozusagen die beiden Antihaftmaterialien von innen aneinander“, erklärt Xin Jin, Erstautorin der Studie. Ihr Kollege Doktor Yogendra Kumar Mishra erklärt das Haftprinzip: „Wenn man an einem herausstehenden Arm des Tetrapoden zieht, graben sich die übrigen drei Arme tiefer in das Material, sodass der Tetrapode umso fester im Material sitzt.“

In Hightechbereichen wie der Medizintechnik gibt es eine große Nachfrage nach innovativen Methoden, insbesondere Silikon auf anderen Materialien zu befestigen, zum Beispiel bei modernen Atemmasken, Implantaten oder auch kleinen Sensoren. Für derartige medizinische Anwendungen werden Verfahren benötigt, die biokompatibel sind. Viele Technologien nutzen chemische Reaktionen: Die Materialien werden aneinander geklebt. Doch die chemischen Prozesse können auch die Polymere verändern und sie im ungünstigsten Falle sogar giftig machen. Die Tetrapoden-Heftklammern hingegen sind eine rein mechanische Verknüpfungstechnik, sodass das Forschungsteam davon ausgeht, dass sie biokompatibel sind.

COMPAMED.de; Quelle: Christian-Albrechts-Universität zu Kiel