Modifizierte Nanopartikel ermöglichen Beschichtungen mit kombinierten Eigenschaften

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.

Wie sich damit maßgeschneiderte Beschichtungen herstellen lassen, zeigt das INM auf der diesjährigen Hannover Messe am Stand B46 in Halle 2 im Rahmen der Leitmesse Research & Technology vom 13. bis 17. April.

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.

Ihr Experte am INM:
Dr. Carsten Becker-Willinger
INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien
Leiter Nanomere
Tel: 0681-9300-196
carsten.becker-willinger@inm-gmbh.de

Ihre Ansprechpartner am Stand B46 in Halle 2:
Dr. Sabine Schmitz-Stöwe
Dr. Mario Quilitz
Dr. Marlon Jochum

Das INM erforscht und entwickelt Materialien – für heute, morgen und übermorgen. Chemiker, Physiker, Biologen, Material- und Ingenieurwissenschaftler prägen die Arbeit am INM. Vom Molekül bis zur Pilotfertigung richten die Forscher ihren Blick auf drei wesentliche Fragen: Welche Materialeigenschaften sind neu, wie untersucht man sie und wie kann man sie zukünftig für industrielle und lebensnahe Anwendungen nutzen? Dabei bestimmen vier Leitthemen die aktuellen Entwicklungen am INM: Neue Materialien für Energieanwendungen, Neue Konzepte für medizinische Oberflächen, Neue Oberflächenmaterialien für tribologische Systeme sowie Nano-Sicherheit und Nano-Bio. Die Forschung am INM gliedert sich in die drei Felder Nanokomposit-Technologie, Grenzflächenmaterialien und Biogrenzflächen. Das INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien mit Sitz in Saarbrücken ist ein internationales Zentrum für Materialforschung. Es kooperiert wissenschaftlich mit nationalen und internationalen Instituten und entwickelt für Unternehmen in aller Welt. Das INM ist ein Institut der Leibniz-Gemeinschaft und beschäftigt rund 210 Mitarbeiter.

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