Projektbeschreibung
Entwicklung dauerhafter Antifog-Beschichtungen auf der Grundlage superhydrophiler Polymernetzwerke durch C,H-Insertionsreaktionen
Herkömmliche Antifog-Sprays enthalten oft gesundheits- und umweltgefährdende Stoffe, wie z. B. PFAS-Chemikalien. Ich synthetisiere superhydrophile Copolymere aus ionischen Monomeren und diazohaltigen Vernetzern, die durch thermische oder photochemische Aktivierung oberflächengebundene Netzwerke bilden. Der Vorteil dieses Ansatzes besteht darin, dass solche Polymere mithilfe von Wasser aufgetragen werden können und sich im Sonnenlicht innerhalb weniger Sekunden vernetzen. Hierdurch entstehen langlebige Beschichtungen, die auch von Laien aufgetragen werden können.
Projektergebnis
Es wurde ein thermisches Strukturierungsverfahren unter Verwendung von diazo-funktionalisierten Polymeren entwickelt, bei dem ein erhitzter Stempel selektiv die CHic-Reaktivität aktiviert und mikrometergroße Strukturen (bis zu 30 µm) prägt, die mit herkömmlicher Fotolithografie nicht erreichbar sind. Um die Skalierbarkeit zu verbessern, wurde ein Roll-to-Roll-Verfahren etabliert, das eine kontinuierliche großflächige Strukturierung ermöglicht. Darüber hinaus wurden maskenlose Techniken untersucht: Ein modifizierter 3D-Drucker ermöglichte die flexible Strukturbildung mithilfe einer erhitzten Spitze, und die thermische Rastersondenlithografie (t-SPL) erzielte eine Auflösung im Nanobereich, wodurch CHic-Polymere als vielversprechende Negativresists hervorgehoben wurden. Zur Bekämpfung des Beschlagens – ein großes Problem für transparente Oberflächen im Sicherheits- und Medizinbereich – wurden neuartige CHic-kompatible Copolymere entwickelt, die hydrophile, ionische Wiederholungseinheiten mit Photocrosslinkern kombinieren. Diese Beschichtungen bilden bei Kondensation transparente, wasserverteilende Filme, sind widerstandsfähig gegen mechanische und chemische Belastungen und härten unter sichtbarem Licht oder Sonnenlicht ohne spezielle Ausrüstung aus. Sie lassen sich leicht reparieren oder erneut auftragen und dienen als Mehrzweckbeschichtungen mit Potenzial für Antifriktions- und Grundierungsanwendungen. Inspiriert von biologischen Systemen wie Latexkoagulation und Blutgerinnung wurde ein selbstdichtendes Polymersystem entwickelt. Ein gefäßähnliches Netzwerk liefert eine CHic-kompatible Lösung, die bei UV- oder Sonnenlichteinwirkung abdichtet. Die autonome Abdichtung wurde durch einen leitfähigkeitsbasierten Sensor erreicht, der Lecks erkennt und eine Lichtquelle bei schwachem Licht aktiviert.
Erstbetreuer
Prof. Dr. Jürgen Rühe
Alexander Bleiziffer hat seine Dissertation in Juli 2025 erfolgreich verteidigt
Publikationen in livMatS
- Durable Anti-fogging Polymer Coatings Based on C,H Insertion Cross–linking (CHic) That Are User and Environmentally Friendly* early view
Bleiziffer, A., Deussen, F., & Rühe, J. (2025). Durable Anti-fogging Polymer Coatings Based on C,H Insertion Cross–linking (CHic) That Are User and Environmentally Friendly. Advanced Materials Technologies, 2500276. doi: 10.1002/admt.202500276
- Thermal Structuring of Surface-Attached Polymer Networks by C,H Insertion Reactions*
Bleiziffer, A., Kost, J., & Rühe, J. (2022). Thermal Structuring of Surface‐Attached Polymer Networks by C, H Insertion Reactions. Macromolecular Materials and Engineering, 2200345. doi: 10.1002/mame.202200345
- Thermally Induced Cross-Linking of Polymers via C,H Insertion Cross-Linking (CHic) under Mild Conditions*
Kost, J., Bleiziffer, A., Rusitov, D., & Rühe, J. (2021). Thermally Induced Cross-Linking of Polymers via C, H Insertion Cross-Linking (CHic) under Mild Conditions. Journal of the American Chemical Society. doi: 10.1021/jacs.1c02133
* Funded by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Research Foundation) under Germany's Excellence Strategy – EXC-2193/1 – 390951807