pyroelektrisch aktive Beschichtung mit Strontiumbariumniobat-Nanopartikeln

Korrosion und Oberflächen

Unsere Gruppe bearbeitet Themen zur Entwicklung und Prüfung von Oberflächenbeschichtungen sowie
Problemstellungen aus dem Bereich Korrosion und Korrosionsschutz von Metallen.

an einer Aluminiumscheibe entstandene Tannenbäumchen aus Raureif

EISAB

Ziel des Kooperationsprojektes EISAB ist die Entwicklung einer aktiven polymeren Beschichtung zur Vermeidung vn Eisbildung und dauerhafter Eisanhaftung von Oberflächen. Das Schichtkonzept kombiniert die Prinzipien des "Tausalzeffektes", verbunden mit ultrahydrophob/hydrophiler Clusterung auf der Nanometerskala mit einer pyroelektrischen Interaktion an der Grenzfläche zum Bauteil. Die drei Wirkprinzipien sollen von den Projektpartnern durch eine geeignete Materialkombination in einer Schicht vereinigt und zu einer neuen Qualität von Anti-Eis-Beschichtungen zusammengeführt werden.

PYRO-FUNK

Technische Bauteiloberflächen unterliegen immer wieder der besonderen Gefahr der vollständigen Vereisung. Eine unerwünschte Eisanhaftung an technischen Anlagen ruft verschiedene Probleme hervor, z. B. einen verringerten Wirkungsgrad von Kühlanlagen oder eine Überschreitung konstruktiv bedingter Vorgaben von Bauteilgeometrie und -gewicht. Durch den Einsatz pyroelektrischer Nanopartikel in einer Oberflächenbeschichtung bietet sich ein völlig neuer Lösungsweg, Eisanhaftung an Bauteiloberflächen zu vermeiden.

IKOSEZ

Die Herstellung von Zement ist einer der energieintensivsten Industrieprozesse. Um die Produktion sowohl ökonomischer als auch ökologischer zu gestalten, werden Sekundärbrennstoffe in Form von brennbaren Abfällen zur Deckung des Energiebedarfs eingesetzt. Allerdings kommt es durch deren Einsatz zu einem vermehrten Eintrag von korrosiven Substanzen. Diese tragen zu einer Verkürzung der Lebenszeiten aller Bauteile der Hochtemperaturanlage bei. Im Teilprojekt Ofenmantelkorrosion, liegt das besondere Augenmerk auf dem Stahlmantel und den hier ablaufenden Korrosionsvorgängen.

Funktionalisierung technischer Werkstoffoberflächen:

Nutzung pyroelektrischer Materialien zur aktiven Schaltung von Oberflächeneigenschaften:
Die bei Temperaturänderung oberflächig auftretenden elektrischen Felder sollen dazu genutzt werden, ladungsabhängige Grenzflächeninteraktionen sowie biologische und physikalische Wachstumsprozesse zu steuern.

Biomimetische Umsetzung biologischer Strukturen zur Oberflächenfunktionaliserung:
Mit der Entwicklung Eis abweisender Oberflächen sollen Eigenschaften eingestellt werden, die ein antiadhäsives Verhalten gegenüber umströmenden Medien zeigen und eine oberflächige Anhaftung von Eisschichten verhindern.
Nutzung biologischer Strukturen zur Oberflächenfunktionaliserung:
Unter Nutzung der Sol-Gel Technologie werden biologische Wirkstoffe und organische Bestandteile in die Beschichtung eingebracht. Auf diese Weise werden biozide Beschichtungen hergestellt und mechanische Schichteigenschaften optimiert.

Bestimmung von Beschichtungseigenschaften:
- Kontaktwinkel/ Grenzflächenenergie,
- Bestimmung der Adhäsionseigenschaften von Oberflächenbeschichtungen,
- Ermittlung der mechanischen Belastbarkeit der Beschichtungen,
- Bestimmung von eisabweisenden Eigenschaften
- Bestimmung von Vereisungstemperaturen,
- Bestimmung von Adhäsionskräften anhaftender Eispartikel

Korrosionsuntersuchungen:
- Zusammensetzung von Korrosionsprodukten
- Konzipierung und Bewertung von Korrosionsschutzmaßnahmen
- Elektrochemische Laboruntersuchungen

Wissens- und Technologietransfer: EISAB

Eisbildung auf technischen Oberflächen, beispielsweise an Windkraftanlagen oder kältetechnischen Anlagen, erhöht deren Wartungsaufwand, verursacht ungeplante Stillstandzeiten und stellt ein Sicherheitsrisiko dar. Im Projekt EISAB entwickeln das Institut für Werkstoffwissenschaft der TU Dresden und das Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden gemeinsam eine neuartige eisabweisende Beschichtung. Kombiniert werden dabei pyroelektrische Eigenschaften bestimmter Polymere mit der gefrierpunktsenkenden Wirkung von hydrophilen Polymeren. Dadurch gelingt die Verzögerung von Eisbildung und die Minimierung der Eisadhäsion.

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