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Erzeugung ultrahydrophober Oberflächen

Ultra- bzw. superhydrophobe Oberflächen sind durch einen hohen Wasserkontaktwinkel (>150°) bei geringer Differenz zwischen Fortschreit- und Rückzugswinkel (Hysterese) gekennzeichnet. Aufgebrachte Wassertropfen nehmen wegen der sehr geringen Adhäsion eine annähernd kugelförmige Gestalt an und rollen schon bei geringer Neigung der Festkörperoberfläche rückstandslos ab.

Dieses Verhalten wird durch eine Kombination von chemischen Materialeigenschaften und rauer Oberflächenstruktur erreicht. Natürliche Vorbilder sind z.B. Insektenflügel oder Blätter bestimmter Pflanzen, wie die der Lotuspflanze.

Zur Erzeugung derartiger Oberflächen wurden dabei unterschiedliche Wege verfolgt:

  • Plasmaätzen von Polytetrafluorethylen (PTFE)
  • Ungeordnete Ablagerung von hydrophoben Kern-Schale-Partikeln
  • Anodische Oxidation von Aluminium zur Erzeugung einer rauen Oberflächenstruktur mit anschließender wasserabweisender Beschichtung
Wassertropfen auf einer ultrahydrophoben Aluminiumoberfläche
REM-Aufnahme einer in Schwefelsäure anodisch oxidierten und silanmodifizierten Aluminiumoberfläche
REM-Aufnahme von ungeordneten Schichten, die aus SiO2-Partikeln mit einem Durchmesser von 200 nm und mit einem Fluorsilan beschichtet sind
REM-Aufnahme von ungeordneten Schichten, die aus SiO2-Partikeln mit einem Durchmesser von 200 nm und mit einer Schale aus Polystyren beschichtet sind

Wichtige Publikationen

  1. Synytska, A.; Stamm, M.; Grundke, K.
    Irregular fractal assemblies from 'Core-shell' particles - a way to design ultrahydrophobic surfaces mehr
    Polymeric Materials: Science and Engineering 51 (2006) 194-195

  2. Thieme, M.; Frenzel, R.; Hein, V.; Worch, H.
    Metal Surfaces with Ultrahydrophobic Properties: Perspectives for Corrosion Protection and Self-Cleaning mehr
    Journal of Corrosion Science and Engineering : JCSE 6 (2004) 21 Seiten (http://www2.umist.ac.uk/corrosion/JCSE/

  3. Grundke, K.; Nitschke, M.; Minko, S.; Stamm, M.; Froeck, C.; Simon, F.; Uhlmann, St.; Pöschel, K.; Motornov, M.
    Merging Two Concepts: Ultrahydrophobic Polymer Surfaces and Switchable Wettability mehr
    VSP, Utrecht (2003) 267-291

  4. Frenzel, R.; Schmidt, S.; Hein, V.; Thieme, M.; Simon, F.
    Verbundwerkstoffe
    Ultrahydrophobe Aluminiumoxidoberflächen durch Texturierung und organische Beschichtungen
    mehr
    Wiley-VCH (2003) 489-493

  5. Hennig, A.; Grundke, K.; Frenzel, R.; Stamm, M.
    Ultrahydrophobic Surfaces: Relation between Roughness and Contact Angle Hysteresis mehr
    Tenside Surfactants Detergents 39 (2002) 243-246

  6. Thieme, M.; Frenzel, R.; Schmidt, S.; Worch, H.; Simon,; Lunkwitz, K.
    Generation of ultrahydrophobic properties of aluminium - A first step to self-cleaning transparently coated metal surfaces mehr
    Advanced Engineering Materials 3 (2001) 691-695

 
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