Moderne Uniformen und militärische Tarnsysteme schützen heute nicht mehr nur mit Hilfe geeigneter, auf die Umgebung abgestimmter Tarndrucke vor der Sichtung. Durch spezielle Materialien kann zusätzlich die verräterische infrarote Wärmestrahlung (IR-Strahlung) abgeschirmt werden. Wissenschaftler der Hohenstein Institute haben jetzt IR-absorbierende Textilien mit Nanopartikeln entwickelt.
Unsichtbar durch Nanopartikel
Bisher sorgen in der Regel die IR-absorbierenden Küpenfarbstoffe des Camouflage-Prints dafür, dass die Träger für die Sensoren von Nachtsichtgeräten weitgehend „unsichtbar“ sind. Allerdings stößt die Absorptionsfähigkeit der Farbstoffpartikel schnell an ihre Grenzen.
Im Rahmen eines Forschungsprojektes haben Wissenschaftler der Hohenstein Institute in Bönnigheim und des Instituts für Textilchemie- und Chemiefasern (ITCF) Denkendorf IR-absorbierende Textilien entwickelt. Durch die Einbindung oder Beschichtung von Chemiefasern mit Indiumzinnoxid-Nanopartikeln (ITO) kann die Wärmestrahlung effektiver absorbiert und damit eine bessere Abschirmungswirkung erreicht werden als bei konventionellen Tarndrucken.
Bei ITO handelt es sich um transparente Halbleiter, die beispielsweise auch in Touchscreens von Smartphones zum Einsatz kommen. Die Herausforderung bestand für die Forscher darin, die ITO-Partikel so mit den Textilien zu verbinden, dass deren sonstige Eigenschaften wie der physiologische Komfort nicht negativ beeinflusst werden. Zudem musste die Beständigkeit der textilen Ausrüstung mit den Partikeln gegenüber Waschen, Scheuern und Bewitterung sichergestellt werden.
Nachtsichtgeräte überlisten
Zur Beurteilung der abschirmenden Wirkung der Textilausrüstung wurde die Absorption, Transmission und Reflexion im Wellenbereich von 0,25 bis 2,5 µm ermittelt, d.h. von UV-Strahlung, sichtbarem Licht und nahem Infrarot (NIR). Dabei zeigte sich insbesondere bei der für Nachtsichtgeräte relevanten NIR-Abschirmung eine Verbesserung gegenüber unbehandelten Vergleichsmustern, so die Forscher.
Bei den spektroskopischen Untersuchungen konnte das Expertenteam auf den Erfahrungsschatz und die spektroskopische Ausrüstung der Hohenstein Institute zurückgreifen, wie sie auch außerhalb von Forschungsprojekten zum Einsatz kommt: So ermitteln die Spezialisten im Kundenauftrag u. a. auch den UV-Schutz-Faktor (UPF) von Textilien und überprüfen Farbvorgaben sowie Toleranzen, wie sie sich aus technischen Lieferbedingungen ergeben.
Aufbauend auf die aktuellen Forschungsergebnisse sollen die IR-absorbierenden Textilien in künftigen Projekten weiter hinsichtlich ihres Wärme- und Schweißmanagements optimiert werden. Ziel ist es dabei, bereits die Entstehung verräterischer naher und mittlerer IR-Strahlung in Form von abstrahlender Körperwärme zu verhindern und damit die Detektion weiter zu erschweren. Zudem soll die uneingeschränkte Leistungsfähigkeit der Soldaten auch unter extremen klimatischen Bedingungen oder bei körperlicher Anstrengung sichergestellt werden.