Nanocoating forhindrer fedtede udtværinger

Ikke kun er fedtede fingeraftryk på skinnende overflader af rustfrit stål uinteressante, de angriber også overfladen. En ny nanocoating, der udvikles af Fraunhofer-forskere, vil i fremtiden forhindre de irriterende pletter, der opstår, når fingre rører overflader i rustfrit stål. Nøglen til deres tilgang:specielle nanopartikler tilføjet til belægningen.

Det skinnende nye køleskab har en attraktiv front i rustfrit stål. Men det varer ikke længe, ​​før døren er dækket af mørke fingeraftryk, der er svære at fjerne med kun en klud og rengøringsmiddel; jobbet kræver faktisk noget besværlig polering. Fingeraftryk som disse er mere end bare grimme, fedtfilmen angriber også metaloverfladen.

Sig farvel til fedtede udtværinger

Sammen med deres kolleger hos FEW Chemicals GmbH i Wolfen, forskere fra Fraunhofer Institute for Microstructure of Materials and Systems IMWS i Halle arbejder nu på at få sat en stopper for udstrygninger som disse. Hemmeligheden ligger i et belægningslag, der indeholder specielle tilsætningsstoffer, og som er vand- og olieafvisende. Dette lags virkning er todelt:Når partiklerne integreret i belægningen sætter sig på overfladen af ​​det rustfri stål, overfladen bliver mere ru, og dens overfladeareal øges. Når en finger kommer i kontakt med køleskabsdøren, den rører kun de hævede punkter på overfladen, og fedtet på fingerspidsen når aldrig "dalene" af den rustfri ståloverflade. Det betyder, at det overfladeareal, der faktisk kommer i kontakt med fedtet, holdes meget lille. Derudover er belægningens brydningsindeks blevet justeret, så det matcher hudens naturlige olieindhold. Det betyder, at lys reflekteres af den belagte rustfri ståloverflade på omtrent samme måde som af en overflade, der er blevet berørt af klæbrige fingre. Som resultat, fingeraftrykkene er næsten ikke mærkbare.

Analyse af lagsystemerne

Mens FEW Chemicals GmbH varetager udviklingen af ​​belægningssystemerne, Fraunhofer-teamet koncentrerer sig om analysen af ​​disse lag. "Vi undersøger lagene skabt ved hjælp af ikke kun optisk mikroskopi, men også scanningselektronmikroskopi og atomkraftmikroskopi. Vi ser på, hvor store de enkelte partikler i belægningssystemet er, og om de er fordelt homogent eller ej. Effekten af ​​de anvendte tilsætningsstoffer er et andet fokus i vores analyse, " siger Dr. Jessica Klehm, forskningsassistent i forretningsenheden "Biologiske og makromolekylære materialer" hos Fraunhofer IMWS. Sådanne spørgsmål er ekstremt vigtige i vurderingen af ​​kvaliteten af ​​belægningen. For eksempel, hvis nanopartiklerne aggregerer og danner større partikler, belægningen kan som følge heraf miste sin gennemsigtighed. Hvis partiklerne på den anden side er for små, overfladen forbliver for glat, så fedtfilmen kan klæbe til den over større områder på trods af belægningen.

Adskillige udfordringer skulle overvindes, før disse undersøgelser kunne gennemføres. Først og fremmest, prøverne skulle reduceres i størrelse. Optimale undersøgelser med optisk mikroskopi samt yderligere undersøgelser med andre metoder kræver, at prøverne ikke har en tykkelse på mere end 60 til 80 mikrometer, dvs. omtrent tykkelsen af ​​et menneskehår; undersøgelse under et transmissionselektronmikroskop kræver endda en prøve, der er tusind gange tyndere. "Vi kan ikke skære prøverne i størrelse med en sav, hvilket ville ødelægge belægningen. Derfor indlejrer vi prøverne i harpiks og sliber dem derefter ned til den ønskede tykkelse, " forklarer Dr. Klehm.

Automatisk testmaskine kvantificerer anti-fingeraftrykseffekten

Desuden er forskerne ved at udvikle en automatisk testmaskine til lagene. Enheden er ikke beregnet til at undersøge partiklerne i belægningen, men derimod synligheden af ​​selve fingeraftrykkene. Maskinen dypper et stempel i en opløsning, hvis sammensætning ligner den olieagtige film på menneskelig hud. Arbejder automatisk og med konstant identisk kraft og varighed, dette stempel trykker derefter på den coatede overflade for at efterlade "fingeraftryk". Maskinen vil bruge en kombination af spektrometriske og optiske procedurer til at analysere, hvor meget af opløsningen, der er tilbage på overfladen, og dermed nå frem til en procentværdi, der angiver belægningens anti-fingeraftrykseffekt. Forskerne arbejder i øjeblikket på at finde den ideelle kombination af analytisk udstyr til formålet.

Og forskerne har allerede fundet en favorit blandt de forskellige belægningssystemer, de har undersøgt. Opgaven er nu at optimere systemet yderligere. Udviklingsaktiviteterne skal være afsluttet inden udgangen af ​​2020, når produktionen af ​​belægningssystemet i industriel skala overdrages til FEW Chemicals GmbH.