Fraunhofer IAO

04. Mai 2009

Eine gemeinsame technologische Entwicklung der Fraunhofer-Gesellschaft und der University of California Riverside (UCR) verspricht ein auf sämtlichen Oberflächen universell einsetzbares Material, dessen Farbe mit Hilfe eines drucker- oder stiftähnlichen Geräts verändert werden kann.

Die Forscher setzen dabei nicht auf Farbpigmente, sondern auf photonische Kristalle, die sich beispielsweise in Pfauenfedern, Schmetterlingsflügeln oder Opalen finden. Diese Kristalle reflektieren eine bestimmte Lichtwellenlänge – das Partikel erscheint dann beispielsweise blau. Während natürliche photonische Kristalle lediglich eine Lichtwellenlänge reflektieren können, gelang es Prof. Yin und seinen Mitarbeitern an der UCR, diese Kristalle auf Basis nanoskaliger Eisenoxid-Partikel aufzubauen, deren Lichtwellenlänge über ein Magnetfeld gesteuert werden kann. So lässt sich durch die Intensität des angelegten Magnetfelds die Farbe über das gesamte sichtbare Lichtwellenspektrum verändern. Bisher hatte diese Technologie allerdings mit einem wesentlichen Problem zu kämpfen: Bei Entfernung des Magnetfelds fiel das Kristallgitter zusammen und das eisenoxid-basierte Material zeigte sich wieder in seiner Eigenfarbe – Braun. Fraunhofer-Forscher entwickelten nun einen Ansatz, der es ermöglicht, die photonischen Kristalle auf Oberflächen zu applizieren und gleichzeitig die eingestellte Farbe zu fixieren. Dazu werden nanoskalige Eisenoxid-Partikel in einer Matrix dispergiert, deren Fließfähigkeit sich verändern lässt. Anschließend wird das Materialsystem in Mikrokapseln mit 20-100 Mikrometer Durchmesser verkapselt. Auf diese Weise lassen sich nun die einzelnen Mikrokapseln über einen externen Manipulator, etwa mit einem Stift oder Drucker, in ihrer Farbe einstellen. Das Matrixmaterial bewahrt dabei die eingestellte Gitterstruktur und damit die gewünschte Farbe.

Mikrokapseln lassen sich mit bereits etablierten Applikationsverfahren auf allen denkbaren Oberflächen aufbringen. Die Einsatzmöglichkeiten reichen von mehrfach beschreibbarem Papier, über individualisierbare Verpackungen, Teppiche und Wandfarben bis hin zu veränderbarem Interieur bei Autos und Flugzeugen. Im jüngst gegründeten Innovationsnetzwerk arbeiten im Auftrag von Industrie-partnern insgesamt fünf Forschungseinheiten zusammen, um diesen vielversprechenden Ansatz in knapp drei Jahren zur Einsatzreife zu treiben: neben dem Fraunhofer IAO – verantwortlich für das Netzwerkmanagement sowie für das Innovations- und Technologiemanagement zur systematischen, marktorientierten Entwicklung der Technologie – die Fraunhofer-Institute ISC, IAP und IPM sowie die University of California Riverside UCR.

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