Vielversprechende selbstaufbauende PTFE-Beschichtung für eine effektive Enteisung

Die Eisbildung ist nachteilig für die Sicherheit von Übertragungsleitungen, Flugzeugen und Gebäuden, was auch zu wirtschaftlichen Verlusten führen kann. In der Studie wurde eine dünne Polytetrafluorethylen (PTFE)-Beschichtung auf einem Aluminiumsubstrat durch elektrostatische Anziehungs-Selbstmontagetechnik hergestellt und für eine großflächige Enteisungsanwendung verwendet. Die Analyse der Scherkraft F_ice zur Enteisung und der damit verbundenen Eishaftung wurde durchgeführt, während gleichzeitig die Grenzflächenzähigkeit zwischen Festkörper-Eis-Grenzflächen gemessen wurde. Darüber hinaus wurde auch die Oberflächenmorphologie und Benetzbarkeit der PTFE-beschichteten Aluminiumplatte charakterisiert.

Vielversprechendes Material für großflächige Enteisung

Es wurde beobachtet, dass die kritische Bindungslänge L_c zwischen Eis und PTFE-beschichteter Oberfläche etwa 2,85 cm beträgt. Wenn die Bindungslänge L höher als dieser Wert war, konnte die Scherkraft des sich ablösenden Eises während des ersten Enteisungszyklus konstant bei etwa 50 N bleiben. Ab dem zweiten Enteisungszyklus wurde die konstante Scherkraft auf 70 N erhöht und für mindestens zehn Zyklen konstant gehalten. In der Zwischenzeit nahmen die Oberflächenrauhigkeit und der Wasserkontaktwinkel zusammen mit dem Verlust von PTFE-Nanopartikeln während der Enteisungszyklen weiter zu.

Schließlich wurde eine Eisschicht mit der Größe von 98 cm × 96 cm×1 cm (L × B × H) auf der Oberfläche eines PTFE-beschichteten Aluminiumsubstrats erzeugt, um den Bruch und das Abfallen unter dem Gewicht des Eises zu demonstrieren.

Die Ergebnisse wurden veröffentlicht in Progress in Organic Coatings, Volume 147, October 2020.