Nanosilicate

Unter Nanosilicaten versteht man Partikel aus Silicat, deren Größenordnung im Nanometerbereich liegt (Nanoteilchen).[1] Chemisch sind sie Schichtsilikate oder Silicatcluster[2] (zum Beispiel Magnesiumsilikate), die im englischen durch Bezug auf die Tonminerale auch Nanoclays genannt werden. In Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung und Morphologie der Nanopartikel werden sie in mehrere Klassen eingeteilt, die sich von den zugehörigen Mineralen wie Montmorillonit, Bentonit, Kaolinit, Hectorit, Halloysit ableiten.[3] In der oberen Erdatmosphäre entstehen sie durch Eintrag von Silizium aus Gesteinsmeteoriten.[2] Künstlich können sie aus den Mineralen gewonnen werden, da deren aus Schichten bestehende Struktur, die nur durch schwache Van-der-Waals-Kräfte zusammengehalten wird, durch physikalische oder chemische Methoden aufgetrennt werden kann.[4]

Eigenschaften und Verwendung

Durch Nanosilicate ergeben sich bei polymerbasierten Nanokompositen Verbesserungen für die Gasdichte und die Stabilität für den Brandschutz sowie für die Anwendbarkeit von Verguss- und Imprägnierharzen in der Autoelektrik.[5] Nanosilicate eignen sich wegen ihrer großen Oberfläche und Adsorptionsfähigkeit als Träger für Katalysatormaterialien oder medizinische Wirkstoffe.[6][7] In der Verpackungsindustrie dienen sie der Verbesserung der Kratzfestigkeit von Oberflächen.[8] Bei einigen Polymeren wie Nitrilkautschuk ergibt sich beim Einsatz von Nanosilicaten eine Steigerung der Festigkeit.[9][10][11] Sie kommen als Bestandteil von Beschichtungen für Textilien zum Einsatz.[12]

In Russland wurde eine Technologie entwickelt, bei der die ursprünglich in der Natur als Gestein vorkommenden Silikate im Maschinenbau als Beschichtung für metallische Oberflächen (wie Rohre und Kabel)[13] verwendet werden können. Diese Nano-Beschichtungen führen bei metallischen Reibpartnern zur Verbesserung der tribologischen Eigenschaften. Die Beschichtungen sind dabei so dünn, dass sich die Bauteilgeometrie beim Auftragen der Beschichtung nicht ändert.[14]

Einzelnachweise
  1. Hessisches Ministerium für Wirtschaft, Verkehr und Landesentwicklung: Nanotechnologie in Kunststoff, Band 15 der Schriftenreihe der Aktionslinie Hessen-Nanotech des Hessischen Ministeriums für Wirtschaft, Verkehr und Landesentwicklung, September 2009, abgerufen am 5. September 2016
  2. Stefan T. Bromley, Martijn A. Zwijnenburg: Computational Modeling of Inorganic Nanomaterials. CRC Press, 2016, ISBN 978-1-4665-7644-5, S. 369 ff. (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  3. Sigma-Aldrich: Nano Minerals: Nanoclays, abgerufen am 7. September 2016
  4. Vinny R. Sastri: Plastics in Medical Devices Properties, Requirements, and Applications. William Andrew, 2013, ISBN 978-0-323-26563-8, S. 66 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  5. Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin: K. Rödelsperger, B. Brückel, S. Podhorsky, J. Schneider: Charakterisierung von ultrafeinen Partikeln für den Arbeitsschutz – Teil 2, 2009, ISBN 978-3-88261-104-5
  6. alles-zur-allergologie.de: Allergen Silikate Allergie Allergologie, abgerufen am 5. September 2016
  7. Hans R. Kricheldorf: Menschen und ihre Materialien Von der Steinzeit bis heute. John Wiley & Sons, 2013, ISBN 978-3-527-67002-4, S. 68 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  8. Johannes Bergmair, Michael Washüttl, Beatrix Wepner: Prüfpraxis für Kunststoffverpackungen Lebensmittel-, Pharma- und Kosmetikverpackungen. Behr’s Verlag DE, 2012, ISBN 3-89947-941-6, S. 70 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  9. Wei-Gwo Hwang, Kung-Hwa Wei, Chang-Mou Wu: Preparation and mechanical properties of nitrile butadiene rubber/silicate nanocomposites. In: Polymer. 45, 2004, S. 5729, doi:10.1016/j.polymer.2004.05.040.
  10. Punyavee Kerativitayanan, Akhilesh K. Gaharwar: Elastomeric and mechanically stiff nanocomposites from poly(glycerol sebacate) and bioactive nanosilicates. In: Acta Biomaterialia. 26, 2015, S. 34, doi:10.1016/j.actbio.2015.08.025.
  11. lib.vt.edu: The Manufacture and Mechanical Properties of Poly(ethylene terephthalate) Fibers Filled with Organically-Modified Montmorillonite, abgerufen am 7. September 2016
  12. dtnw.de: Deutsches Textilforschungszentrum Nord-West - Nanoclays – Schichtsilikate als Füllstoffe für Polymerbeschichtungen, abgerufen am 7. September 2016
  13. metaclay.com: Pipe Insulation@1@2Vorlage:Toter Link/eng.metaclay.com (Seite nicht mehr abrufbar, festgestellt im Mai 2019. Suche in Webarchiven)  Info: Der Link wurde automatisch als defekt markiert. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis., abgerufen am 5. September 2016
  14. rusnano.com: RUSNANO Project Company METACLAY Begins Manufacturing Nanomaterials - Press centre - RUSNANO, abgerufen am 7. September 2016
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