Graphenbeschichtungen auf Polyurethanfolien als Gaspermeationsbarriere
Schicht für Schicht assemblierte Graphennetze wurden als Beschichtungen auf TPU-Membranen aufgebracht, um die Permeationseigenschaften zu verbessern.
Flexible Barrierefolien, die gegen Gaspermeation resistent sind, haben ein breites Anwendungsspektrum in verschiedenen Industriezweigen, von Lebensmittelverpackungen über Elektronik bis hin zur Luft- und Raumfahrt. Besonders für letztere ist es wichtig, leichte Materialien zu verwenden, die eine ausreichende Diffusionsbeständigkeit aufweisen. Thermoplastische Polyurethan-Folien (TPU) sind in diesem Bereich weit verbreitet, da sie Flexibilität, Elastizität und chemische Beständigkeit vereinen. Dennoch ist ihre inhärente Durchlässigkeit für Gase ein großer Nachteil, der verbessert werden muss.
Reduzierte Gasdiffusionseigenschaft
In der vorliegenden Arbeit haben die Wissenschaftler Stapel von chemisch aufgedampften Graphen-Filmen hergestellt, die dann als Beschichtung auf TPU-Filme aufgebracht wurden. Helium-Lecktests verifizierten die verbesserten Permeationseigenschaften der gestapelten Graphen-Beschichtungen: Die Graphen/TPU-Membranen zeigten eine um 9,9 % reduzierte Gasdiffusionseigenschaft im Vergleich zu dem reinen TPU. Durch Erhöhung der Anzahl der Graphenschichten auf fünf wurde die Permeation der Graphenschichten um 25,2 % reduziert. Die oben genannte Leistung wird auf die intrinsische Natur der gemischt geordneten Graphenschichten zurückgeführt, die das Zusammentreffen lokaler Defekte verhindert und somit die Leckage des He-Gases durch den Film verringert.
Die Arbeit zeigt einen neuen, vielversprechenden Ansatz zur Herstellung von Graphen-basierten Gas-Barriereschichten, die für zahlreiche Anwendungen von Interesse sein können.
Die Studie wurde in Progress in Organic Coatings, Volume 150, January 2021 veröffentlicht.