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Was ist Nano-Oberflächenbeschichtungsindustrie?

Nanobeschichtungen Der Begriff Nanobeschichtung bezieht sich auf die Nanoskala i. Nanobeschichtungen bieten erhebliche Vorteile für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt-, Verteidigungs-, Medizin-, Schiffs- und Ölindustrie und haben die Hersteller dazu veranlasst, multifunktionale Beschichtungen in ihre Produkte aufzunehmen. Eine Oberfläche ist nicht einfach die physische Trennung zwischen einem Objekt und seiner Umgebung. Es erfüllt eine Reihe eigener Funktionen, die beim Produktdesign häufig eine entscheidende Rolle spielen.

Oberflächen sollen sich gut anfühlen und so lange wie möglich gut aussehen, pflegeleicht sein und nicht durch Schmutz, Wasserflecken oder Fingerabdrücke verdorben werden. Herkömmliche Beschichtungsmaterialien bestehen oft nicht den Test der gestiegenen Anforderungen, die heute an Materialien gestellt werden.

In den letzten Jahren wurden jedoch Fortschritte mit Methoden erzielt, die der Nanotechnologie zugeschrieben werden. Unser Artikel "Nanotechnologische Lösungen für selbstreinigende, schmutz- und wasserabweisende Beschichtungen" gibt einen kurzen Überblick über die Grundlagen dieser Strukturen, die bei ihrer Herstellung beteiligten Prozesse, die Bereiche, in denen sie verwendet werden können, und die Auswirkungen, die sie auf die Umwelt und menschliche Gesundheit.

Es wurden auch Nanobeschichtungen entwickelt, um Gebäude vor Verschmutzung zu schützen oder Stoffe zu imprägnieren, um bestimmte chemische Waffen zu vereiteln. Die Entwicklung von Strategien zur Bekämpfung antibiotikaresistenter Bakterien ist ein Hauptanwendungsgebiet für Nanobeschichtungen. Zum Beispiel haben Forscher Nanopartikel mit einer Schicht Antibiotika beschichtet. Aufgrund der chemischen Affinität wirkt das resultierende Nanopharmazeutikum nur auf die Krankheitserreger und ist gegenüber dem Organismus inert.

Silber-Silica-Nanopartikel mit Ampicillin-Beschichtung sind für menschliche Zellen unbedenklich und für antibiotikaresistente Mikroorganismen tödlich. Mateus Borba Cardoso. In einer weiteren Proof-of-Concept-Studie mit Mäusen haben Wissenschaftler gezeigt, dass eine neuartige Beschichtung mit Antibiotika freisetzenden Nanofasern das Potenzial hat, zumindest einige schwerwiegende bakterielle Infektionen im Zusammenhang mit Gelenkersatzoperationen besser zu verhindern.

Forscher haben auch gezeigt, dass antiadhäsive Nanofilmpflaster, die aus natürlich vorkommenden Biomaterialien entwickelt wurden, die Bildung von zerstörerischem bakteriellem Biofilm auf Metalloberflächen verhindern können, wenn sie in Wasser und andere feuchte Umgebungen getaucht werden.

Angesichts der enormen wirtschaftlichen Anreize ist Korrosionsschutz und -schutz ein wichtiges Geschäft. Die fortschrittlichen Materialien, die in modernen Industrien entwickelt und verwendet werden, erfordern immer anspruchsvollere Beschichtungen für eine verbesserte Leistung und Haltbarkeit. Einige Forschungen zeigen Graphen als vielversprechende neuartige Oberflächenbeschichtung, mit der metallische Korrosion unter rauen mikrobiellen Bedingungen minimiert werden kann.

Andere Wissenschaftler haben selbstheilende Korrosionsschutz-Nanobeschichtungen als Alternative zu toxischem Chrom entwickelt. Eine andere neuartige aktive schützende Nanobeschichtung kann anzeigen, wann Korrosionsprozesse unter den Beschichtungen oder bei verschiedenen Defekten beginnen. es wirkt somit als Sensor. Was passiert, wenn eine Flüssigkeit mit einer festen Oberfläche in Kontakt gebracht wird - der Prozess des "Benetzens" - hat Physiker und Materialingenieure seit langem fasziniert.

In physikalischer Hinsicht wird der Benetzungsprozess durch das Prinzip der minimalen freien Energie gesteuert - die Flüssigkeit neigt dazu, den Feststoff zu benetzen, da dies die freie Energie des Systems verringert. Das Verständnis dieser Mechanik und die Verwendung der Nanotechnologie zur Strukturierung von Oberflächen zur Kontrolle der Benetzung hat weitreichende Auswirkungen auf viele Objekte und Anwendungen in unserem täglichen Leben: Tribologen - Wissenschaftler, die Reibung, Verschleiß und Schmierung untersuchen - verwenden Graphen und andere Kohlenstoffnanomaterialien, um dies zu tun reibungsarme Oberflächen herstellen.

In der Vergangenheit war die Verwendung von Teflon, der Antihaftbeschichtung, die in vielen Pfannen und Töpfen in Lagern zu finden ist, aufgrund einer schlechten Lebensdauer und einer geringen Haftung an Lagerkomponenten begrenzt.

Eine neuartige dünne, reibungsarme Nanopartikelbeschichtung beseitigt diese Schwächen. Ein Hauptbereich für Antihaft-Nanobeschichtungen ist die Verbraucherindustrie. Warst du jemals frustriert über die Menge an Ketchup in der Flasche?

Nicht mehr! Nanobeschichtungen hinterlassen keinen Abfall: Experimentalphysiker haben eine Nanobeschichtung mit supraleitenden Eigenschaften entwickelt. Der besonders interessante Aspekt dieser Arbeit ist, dass es dem Forscherteam gelungen ist, supraleitende Nanodrähte herzustellen, die zu einem ultradünnen Film verwoben werden können, der so flexibel ist wie ein Frischhaltefilm.

Dadurch werden neuartige Beschichtungen für Anwendungen von der Luft- und Raumfahrt bis zur Medizintechnik möglich.

Eine Nanobeschichtung aus Kohlenstoffnanoröhren, die, wenn sie um eine Aluminium-Leiter-Verbundkern-Stromübertragungsleitung geschichtet wird, die Betriebstemperatur der Leitung senkt und ihre Gesamtübertragungseffizienz erheblich verbessert.

Eine neuartige Nanobeschichtung für Flugzeugtriebwerke kann die Lebensdauer verdreifachen und den Kraftstoffverbrauch senken. Um die Lebensdauer von Obst und Gemüse zu verlängern und für eine längere Kühlung aufzubewahren, entwickelten die Forscher eine essbare Nanobeschichtung mit zusätzlichen funktionellen Inhaltsstoffen für frisch geschnittene Lebensmittel.

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