Smarte Charakterisierung für smarte Beschichtungen
Die Qualität eines Produktes hängt mitunter von den Rohstoffen ab. Aber auch die Art der Dispergierung, der Energieeintrag und die Stabilisierung sind entscheidend. Im Folgenden wird an zwei Graphen-Dispersionen und deren Verarbeitung zu Beschichtungen gezeigt, welche Charakterisierungsmethoden für welche Prozessschritte relevant sind.
Beschichtungen haben vielfältige Anwendungen in verschiedenen Industrien. Sie dienen dazu, Oberflächen zu färben, zu schützen oder funktionell zu gestalten. Wenn Hochleistungskunststoffe metallische Werkstoffe wie Stahl oder Aluminium ersetzen, gehen typische Eigenschaften wie elektrische Leitfähigkeit oder elektromagnetische Abschirmung verloren. Durch Zugabe leitfähiger Materialien zu Polymeren können diese Eigenschaften wiederhergestellt und mit Vorteilen von Kunststoffen (z. B. Korrosionsbeständigkeit, Flexibilität) kombiniert werden. Dadurch entstehen neue Anwendungsmöglichkeiten.
Zur Herstellung elektrisch leitfähiger Kunststoffe gibt es mehrere Verfahren. Dazu gehört das Einarbeiten leitfähiger Füllstoffe, die Nutzung intrinsisch leitfähiger Polymere oder das Beschichten mit leitfähigen Materialien. Besonders interessant ist dies im Bereich „smarter“ Kleidung, die Sensoren enthält. Solche Kleidungsstücke könnten beispielsweise Körpertemperatur, Puls oder Atemfrequenz messen.
Zur Beschichtung von Textilien (z. B. Logos) werden oft wasserbasierte Polyurethane (PU) verwendet. Als leitfähige Additive dienen dabei Kohlenstoffmaterialien wie Leitruß, CNT oder Graphen. Die Leistungsfähigkeit der fertigen Schicht hängt stark von der Qualität der Beschichtung und insbesondere von der Vorstufe – der Dispersion – ab. Für die Entwicklung neuer Produkte ist es daher entscheidend, die Qualität der verwendeten Rohstoffe und der Dispersion genau zu charakterisieren.
In dieser Studie wurde der Prozess vom Graphen-Pulver über die Dispersion, bis zur fertigen Schicht mittels Charakterisierungsmethoden verfolgt.
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