Nanopartikel ermöglichen Allround-Material

Wissenschaftler an der University of Warwick haben eine Methode entwickelt, um einfach und kostengünstig Polymere mit Siliziumdioxid-basierten Nanopartikeln zu beschichten. Dadurch entsteht ein äußerst vielseitiges Nanomaterial, das ein breites Spektrum von Anwendungsmöglichkeiten eröffnet.

Denkbar sind beispielsweise selbstreparierende Farbschichten oder Verpackungsmaterialien, die gezielt feuchtigkeits- oder luftdurchlässig gemacht werden. Damit sind die Möglichkeiten des Allround-Materials noch lange nicht erschöpft. Schon in wenigen Jahren könnten erste kommerzielle Anwendungen Realität werden.

Der „seifenfreie Emulsions-Polymerisationsprozess“ des Teams um den Chemiker Stefan Bon lässt ein vielseitiges Polymer-Latex entstehen. Daraus können kratzbeständige Farben hergestellt werden, in denen Kratzer von selbst behoben werden. Durch eine entsprechende Feinabstimmung ist es möglich, Verpackungen zu verwirklichen, die Wasser oder Luft in einem bestimmten Ausmaß und in gewünschter Richtung durchlassen. Auch Polymerplatten, die eine große Oberfläche für chemische Reaktionen bieten, sind denkbar. Durch das Aufbringen einer zweiten Polymerschicht auf die bereits Nanopartikel-beschichteten Polymere kann das Spektrum der Materialeigenschaften und damit der Anwendungsgebiete den Forschern zufolge noch weiter ausgedehnt werden. Das umfasst beispielsweise „extrem wasserabweisende oder -anziehende Oberflächen, verbesserte druckempfindliche Klebstoffe und eine neue Generation wasserlöslicher Beschichtungen“, so Bon zu pressetext.

Bei dem neu entwickelten Herstellungsprozess werden in Wasser gelöste Polymerteilchen mit Siliziumdioxid-basierten Nanopartikeln beschichtet. Die Polymere werden dabei praktisch „paniert“ wie ein Fisch in Brotkrümeln, beschreibt die University of Warwick. Im Vergleich zu bisherigen Methoden zur Erzeugung beschichteter Polymere ist der Prozess deutlich effizienter, schneller und günstiger, so die Forscher.

Bis zu 45 Prozent der verwendeten Wasser-basierten Lösung könnten zu verwertbarem Material werden, während dieser Wert bei vergleichbaren mehrstufigen Prozessen teils nur bei ein bis zehn Prozent liegt. Außerdem kann derzeit gängige, industrielle Ausrüstung zur Massenfertigung genutzt werden. Wann die Nanomaterialien kommerziell zum Einsatz kommen, wird Bon zufolge von der genauen Anwendung abhängen. „Ich würde in zwei bis vier Jahren damit rechnen“, so der Chemiker zu pressetext. Sein Team befasst sich zunächst mit druckempfindlichen Klebstoffen und wasserlöslichen Beschichtungen.