Ultrahydrophobe siliziumorganische Polymerschichten sind eine Alternative zu per- und polyfluorierten Verbindungen (PFAS), die derzeit noch in vielen Industrieanwendungen und -sparten verwendet werden. Das Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP) in Greifswald hat nun eine Methode entwickelt, mit der sich solche wasserabweisenden Schichten herstellen lassen.
Warum PFAS in der Diskussion stehen
PFAS-Verbindungen dienen seit Jahrzehnten dazu, eine Vielzahl von Produkten zu veredeln. Das trifft unter anderem auf die Medizintechnik zu, aber auch auf die Halbleiterindustrie und die Textilindustrie. PFAS sind außerordentlich wasserabweisend und bieten daher viele Vorteile wie eine gute Antihaftwirkung und eine hohe Beständigkeit gegen Chemikalien. Allerdings können sich PFAS-Verbindungen aufgrund ihrer großen Stabilität in der Umwelt und in Lebewesen anreichern und werden auch als „Ewigkeitschemikalien“ bezeichnet. Sie gelten daher als umwelt- und gesundheitsschädlich und sind in der EU bereits seit 2006 in einigen Anwendungen verboten.
Da mit der Aufnahme aller per- und polyfluorierten Verbindungen in die weltweit gültige Verbotsliste der Stockholm-Konvention spätestens für 2025 zu rechnen ist, stehen High-Tech-Industriebranchen, die auf diese ultrahydrophoben Beschichtungen angewiesen sind, vor Herausforderungen.
PFAS-Alternative aus Plasma-Basis: Vielversprechend und umweltfreundlich
Die jüngst vom INP entwickelte siliziumorganische Polymerschicht basiert auf Plasmatechnologie. Sie ist eine vielversprechende und umweltfreundliche Alternative zu PFAS-haltigen Schichten. Sie ist mechanisch und chemisch stabil, bis zu 200 nm dick und deckend, lagerbar, waschstabil und reproduzierbar. Die Schichten eignen sich für viele Materialien, wie Metalle, Kunststoffe und Halbleiter.
Da sich die siliziumorganische Polymerschicht auch auf thermolabilen Kunststoffen anbringen lässt, ist sie sehr gut für Veredelungen in der Medizintechnik geeignet. So lassen sich Oberflächen von implantierbaren Geräten, wie Herzschrittmachern oder künstlichen Gelenken, modifizieren.
Plasmaprozess wird als Normaldruckprozess aufgebaut
Aktuell arbeiten Forscher am INP bereits daran, den Niederdruckprozess zur Abscheidung der siliziumorganischen Polymerschicht auf einen Normaldruckprozess zu übertragen. Außerdem entwickeln sie Konzepte zur Skalierung der Technologie.
„Wir sind sehr zufrieden mit den Ergebnissen unserer Forschung“, sagt Dr. Frank Hempel, Leiter der Forschungsabteilung Plasmaoberflächentechnik am INP. „Die siliziumorganische Polymerschicht ist eine vielversprechende Alternative zu PFAS-haltigen Schichten und bietet vielfältige Möglichkeiten für Anwendungen in verschiedenen Industriebereichen.“