de.wedoany.com-Bericht: Deutsche Forscher berichten über eine Methode zur Umwandlung von industriellem Lignin in funktionelle Beschichtungen mittels Low-Energy Suspension Plasma Spraying (LE-SPS). Die Ergebnisse wurden im Journal of Bioresources and Bioproducts (Zeitschrift für Bioressourcen und Bioprodukte) veröffentlicht. Lignin ist ein komplexes, stark verzweigtes Biopolymer und gilt als einer der vielversprechendsten erneuerbaren Ersatzstoffe für fossile Materialien. Derzeit werden jedoch etwa 98 % des Lignins zur Energiegewinnung verbrannt.
Herkömmliche nas schemische Beschichtungsverfahren erfordern in der Regel organische Lösungsmittel, lange Verarbeitungszeiten und externe Vernetzer, um stabile Filme zu bilden. Die neue LE-SPS-Methode verwendet ein modifiziertes Plasmaspritzsystem mit einer radialen Suspensionsinjektion, um eine Suspension kolloidaler Ligninpartikel auf Glassubstraten abzuscheiden. Das Verfahren stabilisiert die Ligninpartikel durch einen flüssigen Träger, um einen gleichmäßigen Massentransport zu gewährleisten und die Partikel gleichzeitig vor extremen thermischen Bedingungen zu schützen. Dabei wird die wässrige Suspension in die Plasma-Nachleuchtzone injiziert, wo die Tröpfchen vor der Abscheidung zerfallen und das Lösungsmittel verdampft. Die optische Emissionsspektroskopie bestätigte das Vorhandensein reaktiver Stickstoff- und Sauerstoffspezies, und die Gastemperaturmessungen zeigten, dass der Wasserträger die thermische Belastung der Partikel erheblich reduziert.
Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen zeigten eine kontinuierliche, dichte Beschichtung mit einer durchschnittlichen Dicke von etwa 4 Mikrometern. Umfassende spektroskopische Analysen wie Röntgenphotoelektronenspektroskopie, Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie und Kernspinresonanz belegten eine plasmainduzierte signifikante chemische Umstrukturierung mit einer Zunahme sauerstoffhaltiger funktioneller Gruppen wie Carbonyl- und Carboxylgruppen sowie Veränderungen der aromatischen Signale. Die Beschichtung zeigte eine starke UV-Absorption im UV-C-, UV-B- und im größten Teil des UV-A-Bereichs, mit einer nahezu null Transmission bei 270 nm. Darüber hinaus zeigte der hydrophile Oberflächenzustand mit einem Wasserkontaktwinkel von etwa 17 Grad in ersten Tests vielversprechende Antibeschlageigenschaften.
Das Forschungsteam wies darauf hin, dass dies die erste Anwendung von LE-SPS zur Abscheidung von Lignin- oder anderen biopolymerbasierten Beschichtungen ist und eine bisher unerforschte Anwendung dieses Verfahrens darstellt. Diese Erkenntnisse zeigen, dass LE-SPS ein praktikabler, umweltfreundlicher und skalierbarer Weg zur Herstellung von plasmagesspritzten Ligninbeschichtungen ist. Die Studie wurde durch zukunft.niedersachsen (ein gemeinsames wissenschaftliches Förderprogramm des Niedersächsischen Ministeriums für Wissenschaft und Kultur und der VolkswagenStiftung) finanziell unterstützt.
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