Ein Schritt zu selbstheilenden Oberflächen

6. August 2009, 19:54
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Forscher haben eine galvanische Schicht mit nanometerkleinen Kapseln hergestellt

Stuttgart - Die menschliche Haut ist ein Phänomen: Kleine Kratzer und Schnitte heilen in wenigen Tagen spurlos ab. Anders ist es bei Werkstoffen wie zum Beispiel Metallen: Hat die galvanische Schicht, die Metalle vor Korrosion schützt, einen Kratzer, ist der Rostschutz dahin. Deshalb arbeiten verschiedene Forschungsgruppen daran, selbstheilende Oberflächen zu entwicklen, darunter Forscher des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart.

In die galvanische Schicht sollen flüssigkeitsgefüllte Kügelchen eingebracht werden - gleichmäßig in der Oberfläche verteilt. Wird diese beschädigt, platzen die dort liegenden Kügelchen auf, die Flüssigkeit läuft heraus und "repariert" den Kratzer. Bisher scheiterten solche Vorhaben an der Größe der Kügelchen: Sie waren mit 10 bis 15 Mikrometern zu groß für die etwa 20 Mikrometer dicken galvanischen Schichten - die Kapseln veränderten die mechanischen Eigenschaften der Schicht.

Verkleinerung gelungen

In Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Universität Duisburg-Essen haben die IPA-Forscher ein Verfahren entwickelt, galvanische Schichten mit Kapseln von nur einigen hundert Nanometern Durchmesser herzustellen. "Die Herausforderung liegt darin, die Kapseln beim Herstellen der galvanischen Schicht nicht zu beschädigen", so Martin Metzner, Abteilungsleiter am IPA. "Denn je kleiner die Kapseln, desto dünner und empfindlicher wird auch ihre Hülle. Die Elektrolyte, die man für diese galvanotechnischen Prozesse verwendet, sind chemisch recht aggressiv und können die Kapseln leicht zerstören." Die Forscher mussten daher das Material der Kapselhülle und die verwendeten Elektrolyte aufeinander abstimmen.

Anwendung

Ein konkret angedachtes Beispiel ist, dass Kapseln in mechanischen Lagern beispielsweise bei Bedarf Schmierstoff freigeben. Längerfristig will man am IPA auch mit Kapseln unterschiedlicher Füllung arbeiten, deren Flüssigkeiten miteinander reagieren wie ein Zwei-Komponenten-Kleber. (red/pte)

  • Die Nanokapseln in der galvanischen Schicht enthalten eine Flüssigkeit. Wird die Schicht zerkratzt, platzen die Kapseln auf, die Flüssigkeit tritt aus und repariert den Kratzer.
    bild: fraunhofer ipa

    Die Nanokapseln in der galvanischen Schicht enthalten eine Flüssigkeit. Wird die Schicht zerkratzt, platzen die Kapseln auf, die Flüssigkeit tritt aus und repariert den Kratzer.

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