Modifizierte Nanopartikel ermöglichen Beschichtungen mit kombinierten Eigenschaften

26.03.2015
Grafik: Kleine Partikel, Nanopartikel

Die Nanobeschichtung kann auf Wunsch individuell angepasst werden; © panthermedia.net/ Wolfgang Riegerer

Für multifunktionelle Beschichtungen nutzt das INM Nanopartikel. Mit dem Baukastenprinzip Small Molecule Surface Modification (SMSM) werden sie so angepasst, dass verschiedene Eigenschaften in Beschichtungen beliebig kombiniert werden können.

Die fertigende und verarbeitende Industrie fordert für ihre End- und Zulieferprodukte hohe und gleichbleibende Qualitäten. Zumeist werden an die Eigenschaften dieser Waren spezielle Ansprüche gestellt. Besonders die Oberflächen von Werkstücken oder Formteilen müssen je nach Industriezweig unterschiedliche und gleichzeitig mehrere Funktionen erfüllen. So sind beispielsweise geringe Abnutzung, gleichbleibendes Aussehen, Kratzfestigkeit, Schlagfestigkeit oder UV - Stabilität gefragt. Für solche multifunktionellen Beschichtungen nutzt das INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien Nanopartikel als Gestaltungselement. Sie werden nach dem Prinzip der Small Molecule Surface Modification (SMSM) spezifisch an die jeweilige Anwendung angepasst.

Je nach gewünschter Eigenschaft lassen sich die Oberflächen der verwendeten Nanopartikel durch die Zugabe organischer Reste modifizieren: Mit diesem SMSM-Prinzip (Small Molecule Surface Modification) erfolgt das gezielte, kombinierte Einbringen gewünschter Eigenschaften, wie zum Beispiel hydrophil, hydrophob, adhäsiv, antiadhäsiv, sauer, basisch, inert oder polymerisierbar.

Die derart modifizierten Nanopartikel nutzen die Entwickler für ihre Nanokomposite: In ihnen werden die festkörperphysikalischen Eigenschaften von Nanopartikeln mit der klassischen Polymerprozesstechnik kombiniert. So kommen beispielsweise Titandioxid, Bariumtitanat, Indium-Zinn-Oxid oder Zirkondioxid als Nanopartikel zum Einsatz. Neben der chemischen Zusammensetzung der Nanopartikel selbst und ihrer Oberflächenbehandlung (SMSM) variieren die erzielbaren Eigenschaften der gewünschten Beschichtungen auch je nach Größe und Dispersionsart der Nanopartikel.

Die Komposit-Systeme des INM werden über nasschemische Verfahren hergestellt. Die modifizierten Nanopartikel und Additive ergeben in Kombination mit einer Polymer-Matrix (zum Beispiel Epoxidharz, Acrylat, Polyimid), oder einer Hybrid-Matrix (organisch-anorganisch) ein beschichtungsfähiges Nanomer® Komposit-System.

"Das Baukastenprinzip ermöglicht es, zahlreiche Eigenschaften gleichzeitig in einem Material zu realisieren", erklärt Carsten Becker-Willinger, Leiter des Programmbereichs Nanomere, "damit können wir sehr systematisch auf die unterschiedlichen Bedürfnisse der Industrie reagieren", fasst der Chemiker das Potenzial der Nanokomposit-Technologie zusammen.

COMPAMED.de; Quelle: INM - Leibniz-Institut für Neue Materialien gGmbH

Mehr über das INM - Leibniz-Institut für Neue Materialien gGmbH unter: www.inm-gmbh.de