NanoSHeal

Novel self-healing icephobic surfaces due to lubricant functionalized nanostructure

Projektkoordinator @ CEST: Dr. Camen Vladu

Abstrakt:

Metallische Korrosion, manchmal auch als „der Krebs der Metalle“ bezeichnet, ist ein sehr wichtiges Phänomen, welches viele Bereiche von Luftfahrt- und Automobilindustrie bis hin zu Transportinfrastruktur wie Eisenbahnen und Rohrleitungen, etc. betrifft, und einen großen Einfluss auf Umwelt und Sicherheit (u.a. Verkehrs- und Luftsicherheit) hat. Das Ausmaß der Auswirkungen der Korrosion zeigt sich in den enormen jährlichen Kosten, die durch diese Herausforderung generiert werden (die weltweiten durch Korrosion verursachten Kosten werden für das Jahr 2016 auf 2,5 Billionen US$ geschätzt). Vor allem für Luftfahrzeuge sind Arbeiten hinsichtlich Korrosion und Korrosionsschutz ein absolut essentieller Teil der Wartungsarbeiten, allerdings sind diese kostenintensiv hinsichtlich Personalstunden, verringerter zeitlicher Verfügbarkeit der Flugzeuge und Austausch von Komponenten.

Obwohl neuartige Cr(VI)-freie Lösungen für den Korrosionsschutz dringend benötigt werden, ist dieses Problem in der Luftfahrt verbunden mit begleitenden Herausforderungen hinsichtlich Erosion und Vereisung. Radikale technologische Innovationen in Luft- und Raumfahrt sind zunehmend auf die Entwicklung neuartiger Produkte fokussiert, um Kosten (für Wartung, Reparatur, Treibstoffverbrauch und ‑Effizienz) zu senken und die Flugsicherheit zu erhöhen. Die neuesten Entwicklungen neuartiger nanostrukturierter Materialien ermöglichen eine Verschiebung von Einzweck-Beschichtungen hin zu multifunktionellen Beschichtungen, und selbst-heilende Materialien sind zum „Heiligen Gral“ für die Luftfahrtindustrie geworden, vor allem, weil diese aufgrund der Selbstreparatureigenschaften weniger Wartungsaufwand erfordern.

Das Projekt NanoSHeal widmet sich präzise den obigen Herausforderungen und Überlegungen, und hat zum Ziel, innovative, umweltfreundliche multifunktionelle Beschichtungen für Korrosionsschutz sowie Selbstheilungs- und Anti-Eis-Eigenschaften zu entwickeln, die trotz Belastung durch Erosion und Kontamination im Flugbetrieb lange Zeit anhalten. Der Lösungsansatz des Projekts NanoSHeal wird die kostengünstige Technologie des Elektrospinnens anwenden, um ummantelte Nanofasern („Core-Shell“ bzw. „Core-Sheath“) herzustellen, welche im Kern Agentien für Selbstheilung (Selbstreparatur) und Schmierung (Anti-Eis) enthalten. Diese Fasern bieten mechanische Stabilität gegen Erosion, und setzen im Fall einer Beschädigung der Oberfläche die enthaltenen aktiven Agentien frei, um den beschädigten Bereich zu heilen und gegen Vereisung zu schützen. Indem eine kontinuierliche Versiegelung gegen Eindringen von Feuchtigkeit geboten wird, schützt die Beschichtung das metallische Basismaterial gegen Korrosion. Darüber hinaus werden die im Projekt NanoSHeal entwickelten Beschichtungen umweltfreundlich designt, um die derzeit verwendeten, auf toxischem Cr(VI) basierten Beschichtungen zu ersetzen.

Neuartige, selbstheilende und eisphobische Beschichtungen haben ein enormes Potential, die strukturelle Leistungsfähigkeit durch Reduktion von Größe, Gewicht, Kosten, Energieverbrauch und Komplexität zu verbessern und gleichzeitig Effizienz und Sicherheit zu verbessern. Grundlegende Forschung an Ideen mit hohem Innovationsrisiko sichert die Basis für zukünftige Innovation.

Projektinformationen:

Programm: Take OFF 2019

Fördergeber: FFG

Projektdauer: 1.01.2021 – 31.12.2021

Project coordinator: CEST

Projektpartner: University of Vienna, Faculty of Chemistry, Institute of Physical Chemistry