Wissenschaftler haben einen Lack entwickelt, der Oberflächen zur Selbstreinigung bringt. Das Verfahren, das auf einem Zusammenspiel mit Licht basiert, könnte in Zukunft viel Mühe und Kosten sparen.
Seit der COVID-19-Pandemie gehört die Desinfektion von Gegenständen und Oberflächen, um die Übertragung von Viren zu vermeiden, zu unserem Alltag. Wie lange Viren ohne Desinfektion überleben, hängt von zahlreichen Faktoren ab: Unter anderem sind Faktoren wie die Umgebungstemperatur, die Luftfeuchtigkeit, die UV-Strahlung oder das Material einer Oberfläche entscheidend. Ein Team des Fraunhofer Instituts versuchte nun, eine zuverlässige Methode zur Flächendekontamination zu entwickeln, die Zeit und Geld spart. Die Idee: Eine Beschichtung für Oberflächen, die sich ohne aktive und chemische Desinfektion selbst reinigt.
Bekannt ist, dass photokatalytisch aktive Beschichtungen die mikrobielle Belastung auf einer Oberfläche reduzieren können. An dieses Wissen knüpften die Wissenschaftler an und entwickelten einen Lack auf Kunststoffbasis, der silberversetzte Titandioxid-Photokatalysatoren enthält. Nach der Applikation des Lackes zeigte sich, dass Bakterien und Viren auf der beschichteten Oberfläche erfolgreich abgetötet wurden – und dies im Bereich des sichtbaren Lichts. Die Wirkstoffe Silber und Titandioxid waren dabei eingebettet in sogenannte Schichtsilikate, die auf der Oberfläche wenige Nanometer große aktive Zentren ausbildeten und damit den direkten Kontakt zwischen den Mikroorganismen und den photoaktiven Substanzen ermöglichten.
Da eine Herstellung des Lackes mit Silber jedoch sehr kostenintensiv wäre und der Einsatz von Nanosilber umstritten ist, suchten die Wissenschaftler nach einer Alternative. Ziel war es auch, die Effizienz der durch Licht getriebenen Reaktion zu erhöhen. Die Forscher wählten daher das Edelmetall Kupfer. Durch die Kombination von kupferdotiertem Titandioxid mit Schichtsilikaten konnte ein synergistischer Effekt erzielt werden, der die Mikroorganismen effektiver mit den Katalysatoren in Kontakt bringt und somit ihre Inaktivierung noch beschleunigte.
Die Versuchsreihen mit dem Lack zeigten schließlich, dass dieser sehr gute antibakterielle und antivirale Abbauergebnisse erzielen konnte. Innerhalb von zwei Stunden konnte sowohl unter UV-Licht als auch mit einer sonnenlichtähnlichen Lichtquelle eine Abbaurate von über 80 % gegenüber anderen Oberflächen erzielt werden.
Für die Produktion des kupferdotierten Photokatalysators entwickelte das Team einen Prozess – unter anderem durch ein 3D-Druck-Verfahren –, der auch die Herstellung größerer Mengen erlaubt. Damit könnte die Beschichtung in Zukunft auf einer Vielzahl lackierbarer Oberflächen eingesetzt werden, um die Ausbreitung von Viren zu minimieren.
Dieser Text basiert auf einer Pressemitteilung des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM.
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