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Universität Paderborn Chemie und Technologie der Beschichtungsstoffe
Nanotechnologiein Beschichtungen
Wolfgang BremserCoatings Science
University Paderborn
Universität PaderbornChemie und Technologie der Beschichtungsstoffe
Scales
0,10,1nmnm
11nmnm
1010nmnm
0,10,1µmµm
11µmµm
1010µmµm
0,10,1mmmm
11mmmm
11cmcm
0,10,1mm
11mm
NanoNano MicroMicro MacroMacroMaterials
Set Ups
Systems
Universität PaderbornChemie und Technologie der Beschichtungsstoffe
The Coatings Industry at the Forefront
Rheology Color
Universität PaderbornChemie und Technologie der Beschichtungsstoffe
Nanotechnology in Science
� Scanning Tunnel Microscopy� Scanning Probe Microscopy� Beginning of 80s
Truth in Science
„Only measured phenomena are true“
„Only written things are true“
Truth in Industry
„Only tested phenomena are true“
„Only what I konw is true“
Universität PaderbornChemie und Technologie der Beschichtungsstoffe
Nanotechnology in Material Science
�What´s new about it?�Quantum size effects?
� Not used in Coatings�New Physical Properties?
� There is no other or new physics� Described by Colloid and Interface Science
�Everything can be achieved by Nanotechnology?� Deus ex machina
�Nanoparticles offering any desired Solution?� Even more powerfull Deus ex machina
Universität PaderbornChemie und Technologie der Beschichtungsstoffe
Nanotechnology in Material Science
�Nanotechnology as a selling argument?� Works in industry� Works in the scientific community� Works in politics
�Nanotechnology as a tool?� Necessary to control materials on the nano scale� Necessary to control all other levels
Universität PaderbornChemie und Technologie der Beschichtungsstoffe
Synonyms for Nanotechnology�Coatings�Pigments, Effect Pigments�Fillers, functional Fillers�Colloid and Interface Science�Molecular Control�Hierarchical Materials�Hybrid-Materials�Polymer Science�…�Everything that is not a simple molecule or a crystal
� Real Material�Every New Property
Universität PaderbornChemie und Technologie der Beschichtungsstoffe
70 µmKlarlack
Basislack
Füller
KTL
Crosslinking Topologie
Nanoelements in Automotive Coatings
Gradientsystem
Mechanical Properties
Colloidal System
4-Layer System
� Complex Heterophase System with Suprastructures on different lengthscales
Universität PaderbornChemie und Technologie der Beschichtungsstoffe
In nature...In nature... ... In ... In technicaltechnical materialsmaterials
Lotus Effect
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Everything is Fine with Nanoparticles?
Universität PaderbornChemie und Technologie der Beschichtungsstoffe
Enter your text here 5 % silica
CCside
Verteilung der Nanopartikel
Universität PaderbornChemie und Technologie der Beschichtungsstoffe
Patents are Revealing Efforts•Nano Particles
•(Gradient Structure)
•Pentasiloxane
•Melamine Resins
•Isocyanate
•3-4 Levels of Crosslinking
•Suprastrucrure
•Brittle
•Unsufficient Adhesion
•Internal Stress
•Costs
�Marktreife Systeme: 4-5Jahre Entwicklungsarbeit, 20 – 30 MJ
�Verhältnis Forschung zuEntwicklung: 1:10
�Systemverständnis anstattisolierter Lösungen
�Kratzfest, nichtWandalenfest
�Technische Alternativenmöglich
Universität PaderbornChemie und Technologie der Beschichtungsstoffe
Nanotechnology Environmental Hazards andToxicity�Nanoparticles�Permanent Association with Asbestos�Covered by existing legislation
�Free Nanoparticles?� Aerosol� Dispersion� Material
�Toxic Effect observed�Defined Conditions?
Universität Paderborn Chemie und Technologie der Beschichtungsstoffe
Nanolacke - Siloxanbasis
Universität PaderbornChemie und Technologie der Beschichtungsstoffe
Siloxan-Lacke, „Nanolacke“
�Organisch-Anorganische Kompositwerkstoffe� „Ormocere“, „Sol-Gel“, „Nanolacke“
�Polysiloxane als Bindemittel anstatt „normaler Polymere“� „Übliche Rezeptierung“: Additive, Füllstoffe usw
OSiSi
O R1
OR1
SiR1O
R1Si
OSi
R1
OR1
SiR1
O
R1
ORSi
OR
R1
OR ORSi
OR
OR
OR
+ H2O
- ROH
Universität PaderbornChemie und Technologie der Beschichtungsstoffe
Siloxan Bausteine
Bayer AG
Universität PaderbornChemie und Technologie der Beschichtungsstoffe
Siloxan-Lacke - Korrosion
OH
OH
OH
Si OHOH
OH
Si OHOH
OH
OH
SiOH
OSiOH
�Anbindung an OH-Gruppen�Stabil verankerte Oxide notwendig (Aluminium)� „Nanolack“ = Siloxanbindemittel
Universität Paderborn Chemie und Technologie der Beschichtungsstoffe
„Nanolacke“ im Alltag
Universität PaderbornChemie und Technologie der Beschichtungsstoffe
Easy to Clean - Sanitär
*DUSART PLUS Glasbeschichtung auf derInnenseite
Anhaftung von Schmutz und Kalk wird reduziert
Universität PaderbornChemie und Technologie der Beschichtungsstoffe
Easy to Clean - Sanitär
�Abperlende Tropfen auf Hydrophober Oberfläche�Abperleffekt�Schmutzform
Universität PaderbornChemie und Technologie der Beschichtungsstoffe
Easy to Clean - Dusche
Universität PaderbornChemie und Technologie der Beschichtungsstoffe
Anti-Fingerprint
270-Liter-Kühl-/Gefrierkombination Edelstahl
Designgerät. Der Blickfang für Ihre Küche.
Matte Oberfläche mit Anti Fingerprint Beschichtung
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Anti-Fingerprint
Matte Edelstahloberfläche Fingerabdruck
Füllung der Vertiefungen
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Anti-Mikrobiell
Nutzinhalt Kühlraum 346, Gefrierraum 186 l ElektronischeTemperaturreglung Silver Nano: Antibakterielle BeschichtungNo-Frost-Technik Twin Cooling System Superfros & SupercoolAbtau-Automatik Cool Select Zone (für Temperaturen von + 2über 1 5 5 Grad) Abstellflächen im Kühl- und Gefrierteil ausstabilem Sicherheitsglas Wasser- und Eisspender für Würfel und"Crushed Ice" (Frischwassranschluß) Innen liegenderWasserfolter Hausbar, Weinregal Kindersicherung Tür-offen-Warnsystem (akustisch) EEK: A Verbrauch 525 kWh/Jahr Farbesilber
Universität PaderbornChemie und Technologie der Beschichtungsstoffe
100 nm
* Uncountable Ag nanoparticles is dispersion in dark field as like galaxy.
Antimikrobielle Wirkung von Silber
� (Fast) unsichtbare Silbernanopartikel�Freisetzung von Spuren an Silberionen�Bakterientoxische Wirkung�Analog: Silber und Kupfergefäße
Universität PaderbornChemie und Technologie der Beschichtungsstoffe
Verbessertes Raumklima
Photokatalyse –Wellness-Farben
Universität PaderbornChemie und Technologie der Beschichtungsstoffe
Conclusion�Coatings are Nanotechnology�Nanotechnology in Coatings is more than Siloxanes or
Nanoparticles�Nanotechnology is an Enabling Technology, but is No
Innovation by itself�Changing Focus from Molecules to Structure�From Bricks to Architecture
�Hierarchical Structure on all Length Scales�Control and Understanding� Integrated Systems instead of Ísolated Solutions�Properties Instead of Isolated Nano Elemts�Be Inspired, See the Challenge!
Universität Paderborn Chemie und Technologie der Beschichtungsstoffe
Visionäres
Be Inspired
Universität PaderbornChemie und Technologie der Beschichtungsstoffe
Lack als
� Leuchte�Reflektor /Reflektorstreifen�Warnleuchte, Unfallsignal�Display
�Solarzelle
�Sensor
Universität PaderbornChemie und Technologie der Beschichtungsstoffe
Lack mit neuen Effekten
�Schaltbarem Farbton� /Nutzer� Reversibel irreversibel� automatisch
– durch Energieeintrag– durch Pigmentausrichtung– durch chem. Reaktion– irreversibel
�Schaltbarer Struktur� Lotuseffekt� Benetzbarkeit� Muster/Maserung� Oberflächenspannung� Glanz
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Lack mit neuen Eigenschaften
� selbst reparierend (Bionik)
� regnerierbar
�Struktur� Lotuseffekt� Benetzbarkeit� Muster/Maserung� Oberflächenspannung� Glanz
»�Korossionsschutz�Härtung
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Bioinspired Materials
Integrated Systems
Hierarchy on all lenth scales
Universität PaderbornChemie und Technologie der Beschichtungsstoffe
Human Vertebral Bone
Hierarchy on all lenth scales
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Visionäres
Genießen Sie Ihren Hummer
und
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit