Non solo le impronte digitali unte sulle superfici lucide in acciaio inossidabile sono poco attraenti, attaccano anche la superficie. Un nuovo nanorivestimento in fase di sviluppo dai ricercatori Fraunhofer impedirà in futuro le fastidiose macchie che derivano dalle dita che toccano le superfici in acciaio inossidabile. La chiave del loro approccio:speciali nanoparticelle aggiunte al rivestimento.

Il nuovo brillante frigorifero presenta un attraente frontale in acciaio inossidabile. Ma non ci vuole molto prima che la porta si ricopra di impronte scure difficili da rimuovere solo con un panno e un detersivo; il lavoro richiede effettivamente una lucidatura ardua. Impronte digitali come queste non sono solo antiestetiche, il film di grasso attacca anche la superficie metallica.

Dì addio alle macchie unte

Insieme ai colleghi della FEW Chemicals GmbH di Wolfen, i ricercatori dell'Istituto Fraunhofer per la microstruttura dei materiali e dei sistemi IMWS di Halle stanno ora lavorando per porre fine a sbavature come queste. Il segreto sta in uno strato di rivestimento contenente speciali additivi e idrorepellente e oleorepellente. Gli effetti di questo strato sono duplici:quando le particelle integrate nel rivestimento si depositano sulla superficie dell'acciaio inossidabile, la superficie diventa più ruvida e la sua superficie aumenta. Quando un dito entra in contatto con la porta del frigorifero, tocca solo i punti rialzati sulla superficie e il grasso sul polpastrello non raggiunge mai le "valli" della superficie in acciaio inossidabile. Ciò significa che la superficie che viene effettivamente a contatto con il grasso viene mantenuta molto piccola. Inoltre, l'indice di rifrazione del rivestimento è stato regolato in modo che corrisponda a quello del contenuto di olio naturale della pelle. Ciò significa che la luce viene riflessa dalla superficie in acciaio inossidabile rivestita all'incirca allo stesso modo di una superficie che è stata toccata da dita appiccicose. Di conseguenza, le impronte digitali si notano appena.

Analisi dei sistemi a strati

Mentre FEW Chemicals GmbH si occupa dello sviluppo dei sistemi di rivestimento, il team di Fraunhofer si sta concentrando sull'analisi di questi strati. "Stiamo studiando gli strati creati utilizzando non solo la microscopia ottica, ma anche microscopia elettronica a scansione e microscopia a forza atomica. Osserviamo quanto sono grandi le singole particelle nel sistema di rivestimento e se sono distribuite o meno in modo omogeneo. L'effetto degli additivi utilizzati è un altro punto focale della nostra analisi, "dice la dottoressa Jessica Klehm, ricercatore associato nella business unit "Materiali biologici e macromolecolari" presso Fraunhofer IMWS. Tali domande sono estremamente importanti nella valutazione della qualità del rivestimento. Per esempio, se le nanoparticelle si aggregano per formare particelle più grandi, di conseguenza il rivestimento può perdere la sua trasparenza. Se invece le particelle sono troppo piccole, la superficie rimane troppo liscia, in modo che il film di grasso possa aderire su aree più grandi nonostante il rivestimento.

Diverse sfide dovevano essere superate prima di poter condurre queste indagini. Innanzitutto, i campioni dovevano essere di dimensioni ridotte. Le indagini ottimali con microscopia ottica e ulteriori indagini con altri metodi richiedono che i campioni abbiano uno spessore non superiore a 60-80 micrometri, cioè circa lo spessore di un capello umano; l'esame al microscopio elettronico a trasmissione richiede addirittura un campione mille volte più sottile. "Non possiamo tagliare i campioni a misura usando una sega, che distruggerebbe il rivestimento. Pertanto incorporiamo i campioni nella resina e poi li maciniamo fino allo spessore desiderato, "Spiega il dottor Klehm.

La macchina di prova automatica quantifica l'effetto anti-impronta digitale

Inoltre i ricercatori stanno sviluppando una macchina di prova automatica per gli strati. Il dispositivo non è destinato a indagare sulle particelle nel rivestimento, ma piuttosto la visibilità delle impronte stesse. La macchina immerge un timbro in una soluzione la cui composizione ricorda quella del film oleoso sulla pelle umana. Funzionando automaticamente e con forza e durata costantemente identiche, questo timbro poi preme sulla superficie rivestita in modo da lasciare "impronte digitali". La macchina utilizzerà una combinazione di procedure spettrometriche e ottiche per analizzare quanto della soluzione rimane sulla superficie e quindi per arrivare a un valore percentuale che indica l'effetto antimpronta del rivestimento. Gli scienziati stanno attualmente lavorando per trovare la combinazione ideale di apparecchiature analitiche per lo scopo.

E i ricercatori hanno già trovato uno dei preferiti tra i vari sistemi di rivestimento che hanno studiato. Il compito ora è ottimizzare ulteriormente il sistema. Le attività di sviluppo dovrebbero essere completate entro la fine del 2020, quando la produzione su scala industriale del sistema di rivestimento sarà affidata a FEW Chemicals GmbH.