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Permanente Luftschicht unter Wasser reduziert Reibung und verhindert Fouling & Korrosion


Kurzfassung

Im Rahmen eines Projektes der Baden-Württemberg Stiftung gGmbH wurde ein Oberflächenmaterial entwickelt, das in der Lage ist, eine dünne Gasschicht zu halten, während es in eine Flüssigkeit eingetaucht ist. Gerade im Schiffsbau könnte ein derartiges Material außerordentlich nutzbringend sein, da es als Beschichtung von Schiffsrümpfen nicht nur toxische Antifouling-Anstriche überflüssig macht, sondern zugleich auch die Reibung während der Fahrt reduziert.


Hintergrund

Oberflächen, die unter Wasser eine Gasschicht halten können, sind von großem technischem Interesse. Das Anwendungspotential erstreckt sich von Reibungsreduktion und Antifouling-Beschichtung im Schiffbau über die chemische Technik und den Rohrleitungsbau bis hin zum Einsatz in der Textilindustrie als neuartige thermische Isolierung.


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Problemstellung

Um den Bewuchs eines Schiffsrumpfes unterhalb der Wasseroberfläche (Fouling) zu verhindern, werden im Schiffbau bislang entweder biozidhaltige Lacke verwendet, oder Beschichtungen, die durch ihre Oberflächenbeschaffenheit besonders einfach zu reinigen sind. Keine der Lösungen kann jedoch auf umweltfreundliche Art und Weise einen dauerhaften Schutz einer Fläche unter Wasser gewährleisten, insbesondere dann nicht, wenn diese sich nicht regelmäßig bewegt wird.


Lösung

Unterstützt von der Baden-Württemberg Stiftung gGmbH entwickelten Forscher am Karlsruher Institut für Technologie eine neuartige Oberflächentechnologie, die über einen langen Zeitraum Gasmoleküle zwischen Oberfläche und umgebender Flüssigkeit halten kann.
Wie ihr natürliches Vorbild, die Blätter des Schwimmfarns Salvinia molesta, weisen die erfindungsgemäßen Beschichtungen Strukturen auf, die oberflächennah stark hydrophob, an der Grenzfläche zur Flüssigkeit aber punktuell hydrophil sind. Dadurch entstehen Bereiche, die nicht von der Flüssigkeit benetzt werden und in denen Gas durch die Oberflächenspannung des umgebenden Mediums gehalten wird. Die Konfiguration der Strukturen kann an unterschiedliche Druckverhältnisse angepasst werden.
Gleichzeitig wirkt die Schicht korrosionshemmend, da bspw. das Metall eines Schiffsrumpfes nicht mehr in direktem Kontakt mit dem Meerwasser steht. Ein weiterer Vorteil der neuartigen Oberflächentechnologie ist die Verringerung der zu überwindenden Reibungsenergie während der Fahrt. Allein die Reduktion der Reibung zwischen Schiff und Wasser durch die Luftschicht an sich wird konservativ auf mindestens 10 % geschätzt. Hinzu kommt die Einsparung durch komplette die Vermeidung von Fouling; auch eine ungewünschte Artenverschleppung wird so effektiv verhindert.


Vorteile

    • Dauerhafte Lufthaltung unter Wasser
    • Umweltfreundliches, biozidfreies Antifouling & Korrosionsschutz auch für stationäre Objekte
    • Kraftstoffeinsparung durch Reibungsminimierung
    • Nachträgliche Beschichtung möglich (als Folie)
    • Vielzahl weiterer Einsatzbereiche: Flüssigkeitstransport, thermische Isolierung, Reaktionsgefäße …

    Anwendungsbereiche

    Oberflächenmaterial für:

    • Antifouling-Beschichtung
    • reibungsreduzierter Flüssigkeitstransport
    • neuartige thermische Isolierung
    • neuartige Reaktionsgefäße
    • ...

    Service

    Die Technologie-Lizenz-Büro GmbH ist mit der Verwertung der Technologie beauftragt und bietet Unternehmen die Möglichkeit der Lizenznahme.


    Technologie-Lizenz-Büro (TLB) der Baden-Württembergischen Hochschulen GmbH

    Dr.-Ing. Florian Schwabe
    + 49 721 790 040
    fschwabe@tlb.de
    www.tlb.de
    Adresse
    Ettlinger Straße 25
    76137 Karlsruhe



    Entwicklungsstand

    Funktionsnachweis


    Patentsituation

    • EP 2 822 704 anhängig
    • CN 2016 10 859 890.0 anhängig
    • DE 11 2013 001 273.1 anhängig
    • IN 7409/DELNP/2014 anhängig
    • BR 11 2014 0218102 anhängig
    • KR 10 2014 7024551 anhängig
    • CA 2,866,082 anhängig
    • JP 2014-559125 erteilt
    • US 2015/0273791 A1 erteilt
    • US 15/422,062 anhängig
    • CN 10 427 125 9 A erteilt

    Stichworte

    Salvinia-Effekt, Salvinia, Bionik, Oberflächentechnologie, Antifouling, Reibungsreduktion, Korrosionsschutz

    Kontakt | Geschäftsstelle

    TransferAllianz e. V.
    Christiane Bach-Kaienburg
    (Geschäftsstellenleiterin)

    c/o PROvendis GmbH
    Schloßstr. 11-15
    D-45468 Mülheim an der Ruhr