Entwicklung von eisabweisenden PDMS-basierten Beschichtungen

Die Verhinderung von Eisansatz auf exponierten Oberflächen ist wichtig für die Betriebsleistung verschiedener Einrichtungen und Geräte. Wenn die Zeit vergeht und die Temperatur ausreichend sinkt, wird die Eisbildung unvermeidlich. Jetzt stellen Wissenschaftler einen neuen Ansatz zur Herstellung eisabweisender Beschichtungen vor, indem sie zwei Strategien zur Senkung der Eishaftfestigkeit anwenden, nämlich die Einführung einer wässrigen Schmierschicht und die Maximierung von Makrorissinitiatoren an der Eis-Substrat-Grenzfläche. Die wässrige Schmierschicht wird durch Aufpfropfen von Poly(acrylsäure) (PAA) auf Polydimethylsiloxan (PDMS)-Beschichtungen realisiert. Die Makrorissinitiatoren werden durch Einbringen von makroskaligen hohlen Untergrundstrukturen in PDMS-Beschichtungen induziert.

Durch die Verwendung von vertikalen Schertests werden Eishaftfestigkeiten von PAA-g-PDMS (10:1), PDMS-Beschichtungen mit hohlen Unteroberflächenstrukturen auf Makroebene (hPDMS) (10:1), PAA-g-hPDMS (10:1), PAA-g-PDMS (10:10), hPDMS (10:10) und PAA-g-hPDMS (10:10) Beschichtungen als 178 erhalten. 5 ± 22 kPa, 153,1 ± 19 kPa, 122,7 ± 18 kPa, 24,6 ± 4 kPa, 20,3 ± 3,4 kPa bzw. 17,6 ± 3,2 kPa, was eine Reduktion von 37,2 %, 46,1 %, 56,8 %, 32,8 %, 44,5 % und 51,9 % im Vergleich zu entsprechenden reinen PDMS-Beschichtungen ergibt.

Kombination von zwei oder mehr Strategien

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Eishaftfestigkeit durch die gleichzeitige Einführung zweier Strategien weiter reduziert werden kann. Das Prinzip der Konstruktion eisabweisender Beschichtungen durch die Kombination von zwei oder mehr Strategien zur Reduzierung der Eishaftung auf ein möglichst niedriges Niveau bietet einen neuen Weg zur Herstellung eisabweisender Beschichtungen und ermöglicht praktische Anwendungen unter extrem schwierigen Bedingungen.

Die Studie wurde veröffentlicht in Progress in Organic Coatings, Volume 147, October 2020.