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Ulm

10.04.2015

Ulmer Mittel gegen Rost soll für Furore sorgen

Ulms bekanntester Rost wäre eigentlich ein Fall für den Korrosionsschutz: Doch das Ulmer Knie soll rosten. Die Stahlkonstruktion des Künstlers Franz Bernhard ist aus einem Spezialstahl gefertigt, der das Durchrosten verhindert.
Bild: Alexander Kaya

Forscher präsentieren auf der Hannovermesse neuartigen Korrosionsschutz mit „Selbstheilungskräften“ Eine Revolution?

Rund drei Prozent des globalen Bruttoinlandsprodukts werden derzeit zur Korrosionsbekämpfung eingesetzt. Betroffen sind Rohre, Kirchendächer, Autos oder beispielsweise Smartphones. Auf der Hannover Messe, die am Montag, 13. April, beginnt und als weltweit größte Industrieschau gilt, präsentiert Professor Carsten Streb vom Ulmer Institut für Anorganische Chemie I eine Entwicklung, die womöglich das Zeug zum Korrosionsschutz der Zukunft hat.

Die Polyoxometallat-basierte Flüssigkeit (POM-IL) bewahrt Metalle vor Korrosion und anderen schädlichen Umwelteinflüssen und kann bei Bedarf ganz einfach mit organischen Lösungsmitteln entfernt werden. Und damit nicht genug: Wird die Schutzschicht aus POM-IL beschädigt, heilt sie sich sogar selbst. Die Entdeckungsgeschichte: Vor einiger Zeit stellte der damalige Masterstudent Sven Herrmann im Labor ionische Flüssigkeiten her, die sich durch eine honigartige Konsistenz auszeichnen und auf Metall haften.

Bei der anschließenden chemischen Analyse fiel auf: Eine bestimmte Flüssigkeit, die später POM-IL getauft werden sollte, war nicht nur säurestabil, sondern auch wasserabweisend – eine überraschende Kombination, die sich für den Korrosionsschutz eignen könnte. Gemeinsam mit seinem heutigen Doktorvater Streb entwickelte Hermann die Flüssigkeit weiter und überprüfte ihre erstaunlichen Eigenschaften. In einer abgeschlossenen Kunststoffkammer setzten die Wissenschaftler Kupferplättchen, die teils mit POM-IL bestrichen worden waren, Essigsäuredämpfen aus. Unter dem Mikroskop zeigte sich: POM-IL hat einen Film auf der Metalloberfläche gebildet, das Kupfer war unversehrt geblieben. Im Gegensatz dazu wiesen die unbeschichteten oder mit anderen Schutzmitteln überzogenen Referenzproben Materialverluste von bis zu 25 Prozent auf. Dies bestätigte auch der Langzeittest über 24 Stunden.

In einem zweiten Versuch kerbten die Chemiker mit POM-IL beschichtete Kupferplatten ein und beregneten sie dann mit Essigsäure. So wurden die „Selbstheilungskräfte“ von POM-IL offenbar, denn tatsächlich breitete sich die Flüssigkeit gleichmäßig über die Metalloberfläche aus und verschloss die Kerbe. Der Korrosionsschutz war dadurch weiter gegeben.

Kurz nachdem die entsprechende Publikation in der Fachzeitschrift „Angewandte Chemie“ als „Hot Paper“ erschienen war, erreichten Streb und Herrmann zahlreiche Anfragen aus der Industrie. „POM-ILs haben sich als geeignete, preiswert herzustellende Materialien für den Korrosionsschutz erwiesen. Sie bieten einen chemischen und mechanischen Schutz von Kupfer gegenüber Essigsäure. Im Gegensatz zu Lacken und Farben lassen sie sich problemlos wieder entfernen, was zum Beispiel für Anwendungen in der Elektronik wichtig ist“, resümiert Streb. Bei der Hannover Messe hat er die Kupferplättchen als Leistungsnachweis der neuartigen Verbindungsklasse im Gepäck.

Die Universität Ulm ist mit zwei Exponaten vertreten: Am Stand von Baden-Württemberg International (Halle 2, Ständer. A18) zeigen Forscher neben dem Korrosionsschutz eine neuartige Pumpe, die giftige, klebrige und sterile Flüssigkeiten pulsationsfrei abgibt und sowohl in der Klinik als auch im Labor zum Einsatz kommen kann. Bekommt ein Patient zu viel oder zu wenig von einer Infusion, kann dies dramatische Folgen für seinen Gesundheitszustand haben. Läuft im Labor mit einem Mal zu viel Nährlösung in eine Zellkultur, löst sich die Zelle womöglich vom Untergrund ab und wird weggespült. Beide Szenarien können sich so oder so ähnlich an Stefan Bäders Arbeitsplatz in der Ulmer Universitätsklinik für Anästhesiologie abspielen. Deshalb hat der Ingenieur ein neuartiges membranbasiertes Pumpenkonzept entwickelt, mit dem Flüssigkeiten gleichmäßig und ohne Druckspitzen abgegeben werden. Um zu verhindern, dass das Medium nachläuft, kann das Gerät auch absaugen – dazu muss der Nutzer lediglich einen Schalter umlegen. (az)

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