Der Gecko als Vorbild

  • 13. November 2015

Neue Technologie für nanostrukturierte Kunststoff-Oberflächen.

Der Lotuseffekt lässt Wasser rückstandslos von Blättern abperlen und schützt Pflanzen vor Schmutz. Feinste Härchen und Lamellen an den Füßen lassen Geckos kopfüber an glatten Ober­flächen haften. Solche Meister­leistungen der Natur wollen die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff­mechanik IWM in Halle zum Vorbild nehmen: Gemeinsam mit fünf Unter­nehmen entwickeln sie ein kombiniertes Mikro- und Nanopräge­verfahren, mit dem sich die Ober­flächen von Kunst­stoffen passgenau modi­fizieren lassen, um neue Material­eigen­schaften zu ermöglichen.

Nanostrukturierter Kunststoff

Abb.: Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme eines nanostrukturierten Kunststoffs. (Bild: Fh.-IWM)

Ursache für den Lotuseffekt und das Gecko­phänomen ist die Kombi­nation aus einer speziellen chemischen Zusammen­setzung des Materials und einer besonderen Struktur der Material­oberfläche im Mikro- und Nanometer­bereich. Mitarbeiter des Fraunhofer IWM haben eine bereits patentierte Technologie entwickelt, die genau bei dieser Kombination ansetzt. „So können wir Polymere mit der gewünschten Strukturierung der Oberfläche im Mikro- und im Nanometer­bereich erzeugen und Eigen­schaften wie beispiels­weise das Benetzungs­verhalten oder die optische Reflexion des Kunst­stoffs optimieren. Das bietet viele Anwendungs­möglich­keiten in der Verpackungs­industrie und Bio­technologie, perspektivisch auch in der Medizin­technik und in der optischen Industrie“, sagt der Leiter des Projekts Andreas Heilmann.

Die Forscher entwickeln und nutzen Präge­stempel, die den Kunst­stoffen dann in einer Heiß­präge­anlage die gewünschte Oberflächen­struktur verpassen. Im Rahmen des Förder­programms „Unter­nehmen Region“ des Bundes­ministeriums für Bildung und Forschung die bisherigen Forschungs­ergebnisse gemeinsam mit Unter­nehmen in eine industrie­nahe Technologie über­tragen werden. Am 10. November fiel der Start­schuss zum Verbund­vorhaben „Kombinierte Mikro- und Nano­strukturierung von Kunst­stoffen“.

Das am Projekt beteiligte Unternehmen POLIFILM Extrusion GmbH will für Schutz-, Kaschier- und Verpackungs­folien aus Poly­ethylen gezielt die Topo­grafie der Folien­ober­fläche und die Benetz­barkeit verändern. Dies soll unter anderem zur Verbesserung der Haftung von Klebern und Druck­farben führen. Für die Lang­zeit­daten­sicherung über einen Zeitraum von mehr als fünfhundert Jahren mit Silber­halogenid-Archiv­filmen möchte die Filmotec GmbH aus Bitterfeld-Wolfen mit der neuen Technologie die Haftung zwischen Unterlage und fotografischer Emulsions­schicht weiter verbessern. Die für die Entwicklung der Technologie notwendigen Maschinen­komponenten werden durch die MABA Spezial­maschinen GmbH Bitterfeld-Wolfen und durch die Smart Membranes GmbH Halle an der Saale konstruiert und gefertigt. Die Material­bewertung und -charakteri­sierung erfolgt gemein­schaftlich durch die Polymer Service GmbH Merseburg und durch das Fraunhofer-IWM in Halle.

Mit dem Verbundvorhaben sollen mittel­fristig Produkte entwickelt werden, die nachhaltig die wirtschaft­liche Entwicklung der beteiligten Unter­nehmen unter­stützen und der gesamten Region neue Impulse geben. Dieses Ziel unter­strich auch Marco Tullner, Staats­sekretär im Ministerium für Wissen­schaft und Wirtschaft Sachsen-Anhalt: „Die enge Zusammen­arbeit von Forschungs­einrichtungen und Unter­nehmen ist der Schlüssel für mehr Inno­vationen. Das neue Verbund­projekt des Fraunhofer-IWM mit Unter­nehmen aus der Region wird eine Zukunfts­technologie voran­bringen und die Wettbewerbs­fähigkeit der Firmen stärken.“

Fh.-IWM / RK

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