Skibe glider i en luftkuvert

Friktion, korrosion, og biofilm er tre store problemer inden for skibsfart. Forskningsprojektet "Air-retaining Surfaces" (ARES) – et samarbejdsprojekt mellem Karlsruhe Institute of Technology (KIT) og universiteterne i Bonn og Rostock – studerer nye typer skibsbelægninger, der permanent holder et luftlag under vand og, dermed, være med til at reducere de tre problemer betydeligt. ARES har nu fået tildelt Valideringsprisen af ​​Forbundsministeriet for Uddannelse og Forskning (BMBF).

"Udover forskning og undervisning, innovation er en af ​​KIT's tre ligeværdige kerneopgaver. Det, vi forsøger at gøre, er at gøre videnskabelige resultater anvendelige for industri og samfund, " siger formanden for KIT, Professor Holger Hanselka. "Derfor, Jeg er glad for, at et KIT-koordineret projekt om nye skibsbelægninger tildeles Validation Award af BMBF i år. Jeg lykønsker Thomas Schimmel og hans team af forskere fra KIT såvel som fra universiteterne i Bonn og Rostock meget hjerteligt med denne succes."

ARES undersøger nye skibsbelægninger, ved hjælp af hvilken et luftlag permanent holdes under vand, hvilket reducerer overfladens friktionsmodstand betydeligt. På samme tid, frigivelse af giftige stoffer fra skibsmaling og biofilm (begroning) og korrosion forhindres af luftkappen mellem skibet og vandet. Koordinator Thomas Schimmel, der arbejder på Institute of Applied Physics (APH), Institut for Nanoteknologi (INT), og Material Research Center for Energy Systems (MZE) fra KIT, og hans gruppe udvikler lufttilbageholdende overflader under vand baseret på salvinia-effekten.

Salvinia-effekten studeret af fysiker professor Thomas Schimmel fra KIT og botaniker professor Wilhelm Barthlott fra Bonn Universitet i tæt samarbejde med væskemekanikekspert professor Alfred Lederer fra Rostock University muliggør visse planter, såsom vandbregnen Salvinia molesta, at trække vejret under vand. Til dette formål, vandbregnen er dækket af specielle hår, der ligner små piskeris og er karakteriseret ved en særlig kemisk heterogenitet:mens de enkelte hår er vandafvisende, hvert enkelt hår har en vandtiltrækkende spids, der klæber til vandet og permanent stabiliserer det tilbageholdte luftlag. Inden for sit finansieringsprogram "Validering af det teknologiske og sociale innovationspotentiale i videnskabelig forskning, " Forbundsministeriet for uddannelse og forskning støttede ARES-projektet. Valideringsprisen gives til fremragende projekter, der har haft succes med at overføre resultater opnået i en valideringsfase til ansøgning.

"Efter at vi forstod salvinia-effekten, vi indså det enorme økonomiske og økologiske potentiale i dens tekniske implementering, " siger Thomas Schimmel. Omkring 90% af verdensomspændende internationale handel foregår med skibsfart. Hvis skibe er omsluttet af en luftkonvolut under vand, de tre store problemer med skibsfart kan løses:friktion, korrosion, og biofilm. "Vi udviklede kunstige overflader, der fastholder sådan et luftlag under vand. Tidligere prototyper, vi lagde under vand for mere end fem år siden, er stadig dækket af et permanent luftlag."

Baseret på sådanne overflader, der permanent holder luft under vand ("Air Coating Technology"), nye bioniske skibsbelægninger skal udvikles, som følge heraf vil skibet blive omsluttet af en luftkappe under vand. Den nye, miljøvenlig teknologi har et enormt potentiale til at reducere friktionen og kan også tjene som grundlag for en miljøvenlig "anti-fouling" belægning, der ikke afgiver gift i havet og derudover sikrer korrosionsbeskyttelse. Indtil nu, skibsskrog er blevet dækket af antibegroningsmaling indeholdende tungmetaller for at forhindre bundfældning af alger og skaller.

"Vi demonstrerede, at Air Coating-teknologien reducerer friktionen med omkring 20 %, da friktion mellem skib og vand erstattes af friktion mellem skib og luft, Thomas Schimmel forklarer. "I fremtiden vil disse innovative overflader kan øge energieffektiviteten og, derfor, bidrage til miljøbeskyttelse."

I øjeblikket, Air Coating-teknologien videreudvikles. Under EU-projektet AIRCOAT koordineret af Thomas Schimmel, partnerne anvender et selvklæbende foliesystem til at fastholde luftlag på overflader under vand. Alt i alt, ti partnere deltager i projektet finansieret af Europa-Kommissionen under Horizon 2020-programmet. Inden for rammerne af et projekt finansieret af Baden-Württemberg Foundation og også ledet af Schimmel, andre anvendelser af Air Coating-teknologien studeres. I øvrigt, spin-off ACT Aircoating Technologies GmbH blev etableret for at kommercialisere den nye teknologi.