Smarte Charakterisierung für smarte Beschichtungen

Beschichtungen sind vielfältig und kommen in verschiedensten Industrien vor. Sei es, um Oberflächen zu färben, zu schützen oder zu funktionalisieren. Wenn Hochleistungskunststoffe metallische Werkstoffe, wie z. B. Stahl oder Aluminium, ersetzen, entfallen im Produkt die charakteristischen Werkstoffeigenschaften wie Leitfähigkeit oder elektromagnetische Abschirmung. Durch die Modifizierung von Polymeren mit leitfähigen Materialien können die für das Bauteil wichtigen Eigenschaften mit den Vorteilen von Hochleistungskunststoffen, wie z. B. Korrosionsbeständigkeit und Flexibilität kombiniert werden und somit auch neue Anwendungen ermöglichen. Es gibt unterschiedliche Methoden, um Polymeren bzw. Kunststoffen, und den daraus gefertigten Produkten, elektrisch leitfähige Eigenschaften zu verleihen. Dazu zählen das Einarbeiten von elektrisch leitfähigen Füllstoffen in das Bulkmaterial, Verwendung von intrinsisch leitfähigen Polymeren und die Beschichtung mit leitfähigen Materialien. Ein sehr interessantes Einsatzgebiet ist die Ausstattung „smarter“ Kleidungsstücke mit Sensoren. Hierfür werden ebenfalls leitfähige Schichten benötigt. So könnten Kleidungsstücke, die die Körpertemperatur, Puls und Atemfrequenz aufzeichnen hergestellt werden. Zur Beschichtung von Kleidungsstücken (z.B. für das Logo) werden häufig wasserbasierte Polyurethane (PU) eingesetzt. Als leitfähige Additive werden Kohlenstoffe (wie z.B. Leitruß, CNT und Graphen) eingesetzt. Die Funktion und Leistungsstärke hängen direkt mit der Qualität der Beschichtung zusammen, welche wiederum von der Qualität der Dispersion (als Vorstufe) abhängt. Um neue Produkte zu entwickeln, ist es also notwendig, bereits die Rohstoffe, und vor allem die Qualität der Dispersion zu charakterisieren. In dieser Studie wurde der Prozess vom Graphen-Pulver über die Dispersion, bis zur fertigen Schicht mittels Charakterisierungsmethoden verfolgt.