Wrijving, corrosie, en biofilms zijn drie grote problemen in de scheepvaart. Het onderzoeksproject "Air-retaining Surfaces" (ARES) - een samenwerkingsproject van Karlsruhe Institute of Technology (KIT) en de universiteiten van Bonn en Rostock - bestudeert nieuwe soorten scheepscoatings die permanent een luchtlaag onder water vasthouden en, dus, helpen de drie problemen aanzienlijk te verminderen. ARES heeft nu de Validation Award ontvangen van het Federale Ministerie van Onderwijs en Onderzoek (BMBF).

"Naast onderzoek en onderwijs, innovatie is een van de drie gelijkwaardige kerntaken van het KIT. Wat we proberen te doen is wetenschappelijke bevindingen bruikbaar te maken voor industrie en samenleving, " zegt de voorzitter van het KIT, Professor Holger Hanselka. "Vandaar, Ik ben verheugd dat een door het KIT gecoördineerd project over nieuwe scheepscoatings dit jaar de Validation Award van BMBF heeft gekregen. Ik feliciteer Thomas Schimmel en zijn team van onderzoekers van zowel het KIT als de universiteiten van Bonn en Rostock van harte met dit succes."

ARES bestudeert nieuwe scheepscoatings, waarmee een luchtlaag permanent onder water wordt vastgehouden, wat de wrijvingsweerstand van oppervlakken aanzienlijk vermindert. Tegelijkertijd, vrijkomen van giftige stoffen uit scheepsverven en biofilms (fouling) en corrosie wordt voorkomen door de luchtomhulling tussen het schip en het water. Coördinator Thomas Schimmel, die werkt bij het Instituut voor Technische Natuurkunde (APH), het Instituut voor Nanotechnologie (INT), en het Material Research Center for Energy Systems (MZE) van KIT, en zijn groep ontwikkelen luchtkerende oppervlakken onder water op basis van het salvinia-effect.

Het salvinia-effect dat is bestudeerd door natuurkundige professor Thomas Schimmel van het KIT en botanicus professor Wilhelm Barthlott van de Universiteit van Bonn, in nauwe samenwerking met vloeistofmechanica-expert professor Alfred Lederer van de universiteit van Rostock, maakt bepaalde planten mogelijk, zoals de watervaren Salvinia molesta, om onder water te ademen. Voor dit doeleinde, de watervaren is bedekt met speciale haren die lijken op kleine gardes en worden gekenmerkt door een speciale chemische heterogeniteit:terwijl de individuele haren waterafstotend zijn, elke afzonderlijke haar heeft een wateraantrekkende punt die zich aan water hecht en de vastgehouden luchtlaag permanent stabiliseert. Binnen haar financieringsprogramma "Validatie van het technologische en sociale innovatiepotentieel van wetenschappelijk onderzoek, " het Federale Ministerie van Onderwijs en Onderzoek steunde het ARES-project. De Validation Award wordt toegekend aan uitmuntende projecten die erin zijn geslaagd de resultaten die in een validatiefase zijn verkregen, over te dragen naar de toepassing.

"Toen we het salvinia-effect begrepen, we realiseerden ons het enorme economische en ecologische potentieel van de technische implementatie ervan, Thomas Schimmel zegt. Ongeveer 90% van de wereldwijde internationale handel vindt plaats via de scheepvaart. Als schepen onder water worden omsloten door een luchtomhulling, de drie grootste problemen van de scheepvaart kunnen worden opgelost:wrijving, corrosie, en biofilms. "We ontwikkelden kunstmatige oppervlakken die zo'n luchtlaag onder water vasthouden. Eerdere prototypes die we meer dan vijf jaar geleden onder water plaatsten, zijn nog steeds bedekt met een permanente luchtlaag."

Gebaseerd op dergelijke oppervlakken die permanent lucht vasthouden onder water ("Air Coating Technology"), er moeten nieuwe bionische scheepscoatings worden ontwikkeld, waardoor het schip onder water door een luchtomhulling wordt omsloten. De nieuwe, milieuvriendelijke technologie heeft een enorm potentieel om wrijving te verminderen en kan ook als basis dienen voor een milieuvriendelijke "anti-fouling" coating die geen gif in de zee afgeeft en bovendien zorgt voor corrosiebescherming. Tot dusver, scheepsrompen zijn bedekt met aangroeiwerende verf die zware metalen bevat om het afzetten van algen en schelpen te voorkomen.

"We hebben aangetoond dat de Air Coating-technologie wrijving met ongeveer 20% vermindert, als wrijving tussen schip en water wordt vervangen door wrijving tussen schip en lucht, Thomas Schimmel legt uit. "In de toekomst zullen deze innovatieve oppervlakken kunnen de energie-efficiëntie verhogen en, Vandaar, bijdragen aan de bescherming van het milieu."

momenteel, de Air Coating technologie wordt verder ontwikkeld. In het kader van het EU-project AIRCOAT gecoördineerd door Thomas Schimmel, de partners gebruiken een zelfklevend foliesysteem om luchtlagen op oppervlakken onder water vast te houden. Allemaal samen, tien partners nemen deel aan het door de Europese Commissie gefinancierde project in het kader van het Horizon 2020-programma. In het kader van een project gefinancierd door de Baden-Württemberg Foundation en ook beheerd door Schimmel, andere toepassingen van de Air Coating-technologie worden bestudeerd. Bovendien, de spin-off ACT Aircoating Technologies GmbH werd opgericht om de nieuwe technologie te commercialiseren.