Friktion, korrosion, och biofilmer är tre stora problem inom sjöfarten. Forskningsprojektet "Air-retaining Surfaces" (ARES) – ett samarbetsprojekt mellan Karlsruhe Institute of Technology (KIT) och universiteten i Bonn och Rostock – studerar nya typer av fartygsbeläggningar som permanent håller kvar ett luftlager under vatten och, Således, bidra till att avsevärt minska de tre problemen. ARES har nu tilldelats valideringspriset av det federala ministeriet för utbildning och forskning (BMBF).

"Förutom forskning och undervisning, innovation är en av de tre lika kärnuppgifterna för KIT. Det vi försöker göra är att göra vetenskapliga rön användbara för industri och samhälle, " säger ordföranden för KIT, Professor Holger Hanselka. "Därav, Jag är glad att ett KIT-koordinerat projekt om nya fartygsbeläggningar tilldelas Validation Award av BMBF i år. Jag gratulerar Thomas Schimmel och hans team av forskare från KIT såväl som från universiteten i Bonn och Rostock till denna framgång."

ARES studerar nya fartygsbeläggningar, med hjälp av vilken ett luftskikt permanent hålls kvar under vatten, vilket avsevärt minskar ytornas friktionsmotstånd. På samma gång, utsläpp av giftiga ämnen från fartygsfärger och biofilmer (fouling) och korrosion förhindras av lufthöljet mellan fartyget och vattnet. Koordinator Thomas Schimmel, som arbetar på Institutet för tillämpad fysik (APH), Institutet för nanoteknik (INT), och Material Research Center for Energy Systems (MZE) vid KIT, och hans grupp utvecklar lufthållande ytor under vatten baserat på salviniaeffekten.

Salviniaeffekten som studerats av fysikern professor Thomas Schimmel vid KIT och botanikern professor Wilhelm Barthlott vid Bonns universitet i nära samarbete med vätskemekanikexperten professor Alfred Lederer vid Rostocks universitet möjliggör vissa växter, såsom vattenormbunken Salvinia molesta, att andas under vatten. För det här syftet, den vattenlevande ormbunken är täckt med speciella hårstrån som liknar små vispar och kännetecknas av en speciell kemisk heterogenitet:medan de enskilda hårstråna är vattenavvisande, varje enskilt hårstrå har en vattenattraherande spets som fäster vid vatten och permanent stabiliserar det kvarhållna luftlagret. Inom sitt finansieringsprogram "Validering av den tekniska och sociala innovationspotentialen för vetenskaplig forskning, " förbundsministeriet för utbildning och forskning stödde ARES-projektet. Valideringspriset delas ut till framstående projekt som lyckats överföra resultat som erhållits i en valideringsfas till ansökan.

"Efter att vi förstod salvinia-effekten, vi insåg den enorma ekonomiska och ekologiska potentialen i dess tekniska implementering, " säger Thomas Schimmel. Cirka 90 % av världens internationella handel sker via sjöfart. Om fartyg är inneslutna av ett lufthölje under vatten, de tre stora problemen med sjöfarten kan lösas:friktion, korrosion, och biofilmer. "Vi utvecklade konstgjorda ytor som håller kvar ett sådant luftlager under vatten. Tidigare prototyper som vi placerade under vatten för mer än fem år sedan är fortfarande täckta av ett permanent luftlager."

Baserat på sådana ytor som permanent håller kvar luft under vatten ("Air Coating Technology"), nya bioniska fartygsbeläggningar ska utvecklas, som ett resultat av vilket fartyget kommer att inneslutas av ett lufthölje under vatten. Den nya, miljövänlig teknik har en enorm potential att minska friktionen och kan även fungera som grund för en miljövänlig "antifouling"-beläggning som inte släpper ut något gift i havet och som dessutom säkerställer korrosionsskydd. Än så länge, fartygsskrov har täckts av antifouling-färger som innehåller tungmetaller för att förhindra att alger och snäckor sedimenterar.

"Vi visade att Air Coating-tekniken minskar friktionen med cirka 20%, eftersom friktion mellan fartyg och vatten ersätts av friktion mellan fartyg och luft, Thomas Schimmel förklarar. "I framtiden, dessa innovativa ytor kan öka energieffektiviteten och, därav, bidra till miljöskyddet."

Nuvarande, Air Coating-tekniken utvecklas vidare. Under EU-projektet AIRCOAT koordinerat av Thomas Schimmel, partnerna använder ett självhäftande foliesystem för att hålla kvar luftskikt på ytor under vatten. Sammanlagt, tio partners deltar i projektet som finansieras av EU-kommissionen inom Horisont 2020-programmet. Inom ramen för ett projekt finansierat av Baden-Württemberg-stiftelsen och även förvaltat av Schimmel, andra tillämpningar av Air Coating-tekniken studeras. Dessutom, avknoppningen ACT Aircoating Technologies GmbH etablerades för att kommersialisera den nya tekniken.