Aktive pyroelektrische Beschichtung

Pyroelektrische Beschichtung macht Windkraftanlage und Flugzeug eisfrei

Forscher der TU Dresden, Fakultät Maschinenwesen, Professur für Biomaterialien, AG Korrosion und Oberflächen, haben in Zusammenarbeit mit dem Leibnitz-Institut für Polymerforschung eine aktive Polymer-Beschichtung entwickelt. Diese extrem dünne, optisch transparente pyroelektrische Beschichtung kann das Einfrieren und die damit einhergehende Eisbildung auf den Substratmaterialien Stahl, Glas, Aluminium sowie Komposit-Kunststoff in hohem Maße verzögern.

Innovation aus Dresden beruht auf Ladungsteilchen

Die pyroelektrische Beschichtung besteht aus Polymeren, welche elektrisch geladene Teilchen auf der Oberfläche ansiedeln können. Diese Ladung reagiert auf Temperaturveränderungen mit Ladungsänderung. Die Polarisation der Ladung bewirkt, dass das Einfrieren der Oberfläche verhindert wird. Die Ladung beeinflusst die Eiskeimbildung aktiv. Gleichzeitig wird die Eishaftung verhindert.

Die umgekehrte Polarisation kann im Prinzip außerdem genau das Gegenteil bewirken; nämlich das Einfrieren, die Eisbildung also, an der Oberfläche begünstigen. Das „Umschalten“ der Polarisation ist mittels starker elektrischer Felder möglich. Hierbei wurde im Versuch 1 Kelvin pro Minute realisiert!

Vorteile der aktiven pyroelektrischen Beschichtung

Die positiven Auswirkungen der pyroelektrischen Beschichtung sind richtungsweisend für die Industrie, auf ökologischem wie auch wirtschaftlichem Gebiet.

Diese 4 Vorteile ergeben sich durch die aktive pyroelektrische Beschichtung:

  1. weitaus geringerer Wartungsaufwand
  2. verringertes Sicherheitsrisiko
  3. Kosteneinsparung
  4. Energieeinsparung
Pyroelektrische Beschichtung auf Windkraftanlage und Solaranlagen vor Horizont und Wiese

Eis-Schutz für Windräder und Solaranlagen sind für den wartungsarmen Betrieb unerlässlich.

Von der verzögerten Eisbildung an der Oberfläche durch die aktive pyroelektrische Beschichtung profitieren Hersteller und Betreiber von:

  • Flugzeugen
  • (fragile Teile von) Windkraftanlagen
  • Oberleitungen
  • Zügen
  • technischen Anlagen
  • Schienennetzen
  • Kälteanlagen
  • Klimaanlagen

Schließt Lücke zu Nano-Beschichtung, ohne chemische Auftauer

Da die aktive pyroelektrische Beschichtung bereits während der Temperaturänderung molekular reagiert, kann die Eisbildung effektiv verzögert werden, bevor sie entsteht. Anders ist das bei „icephobischen“ Nano-Beschichtungen, die das Wasser zwar zuverlässig fernhalten, aber Eisbildung nach Raureif sogar begünstigen. Diese Lücke wird durch die pyroelektrische Beschichtung wirksam geschlossen.

Im Vergleich mit der Energieaufwendung von herkömmlichen Anti-Vereisungs-Systemen schneidet die pyroelektrische Beschichtung ebenfalls hervorragend ab. Es kommen weder chemische Auftaumittel zum Einsatz, noch muss eine externe Heizquelle verwendet werden, um der Eisbildung entgegen zu wirken. Hierdurch lässt sich wiederum eine hohe Energieeinsparung verzeichnen.