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Siliziumdioxid ist ein natürliches Mineral, das in der Erdkruste reichlich vorhanden ist. Es ist allgemein als Silika bekannt und wird aufgrund seiner besonderen Eigenschaften auf verschiedene Arten eingesetzt. Ein weiteres interessantes Merkmal von Siliziumdioxid ist, dass es wasserabweisend (gewissermaßen hydrophob) ist. Das macht es gut geeignet für Beschichtungen sowie für Produkte, die trocken bleiben müssen.
Um Siliziumdioxid-Beschichtungen herzustellen, wird die Oberfläche von Siliziumdioxid-Partikeln mit chemischen Substanzen behandelt, die dazu führen, dass sie Wasser abstoßen. Dadurch wird die Oberfläche der Partikel verändert, sodass sie keine Wassermoleküle mehr anziehen. Deshalb sind mit Siliziumdioxid beschichtete Materialien wasserdicht und können in Situationen eingesetzt werden, in denen Wasser ein Problem darstellen könnte.
Solche hydrophoben Siliziumdioxidverbindungen sind in der Materialwissenschaft von großer Bedeutung. Sie finden häufig Anwendung in Beschichtungen für Baustoffe, wie z. B. für Beton und Ziegelsteine, um diese vor Wasserschäden zu schützen. Sie werden in der Bekleidungsindustrie eingesetzt, um wasserabweisende Stoffe herzustellen, in der Elektronik, damit kritische Bauteile vor Feuchtigkeit geschützt bleiben, und in der Kosmetikbranche, um wasserfeste, langanhaltende Produkte herzustellen. Aufgrund der großen Flexibilität als hydrophobes Siliziumdioxid zählt es zu den am häufigsten verwendeten Materialien.
Siliziumdioxid kann aufgrund seiner Oberflächennatur und seiner besonderen Struktur das Wasser nicht benetzen. Siliziumdioxid-Partikel weisen eine hohe Oberflächenenergie auf, wodurch sie Moleküle anziehen. Durch die Modifikation der Partikeloberflächen mit hydrophoben Chemikalien sinkt diese Energie jedoch so weit, dass die Partikel hydrophob werden, das heißt, sie sind in höherem Maße wasserabweisend. Wenn Wasser auf eine mit hydrophobem Siliziumdioxid bedeckte Oberfläche trifft, bildet es Tropfen, die einfach abrollen, anstatt absorbiert zu werden. „Deshalb können hydrophobe SiO2-Materialien Wasser effizient abweisen.
Ein aktuelles Konzept in der hydrophoben Technologie sind Nanopartikel aus Siliziumdioxid. Diese Partikel sind äußerst klein und haben eine Größe zwischen 1 und 100 nm. Aufgrund ihrer geringen Größe können sie Materialoberflächen stärker durchdringen und somit eine Schicht bilden, die Wasser besser abweist. Siliziumdioxid-Nanopartikel finden sich in einer breiten Palette von Produkten, darunter Kleidung, Schuhe, Autokomponenten und Elektronik. Während Forscher weiterhin diese Nanopartikel untersuchen, können wir uns möglicherweise auf noch fortschrittlichere hydrophobe Technologien freuen.
