Inhibitoren in chemischen und elektrochemischen Systemen

Inhibitoren sind Substanzen, die die Geschwindigkeit einer chemischen, biochemischen oder elektrochemischen Reaktion gezielt herabsetzen, ohne dabei notwendigerweise selbst irreversibel verbraucht zu werden. In den Materialwissenschaften spielen sie insbesondere bei Korrosions-, Alterungs- und Abbaumechanismen eine zentrale Rolle.

Korrosionsinhibitoren adsorbieren häufig an Metalloberflächen und bilden eine physikalische oder chemisch gebundene Schutzschicht, die den Zugang von Wasser, Sauerstoff oder Ionen (z. B. Cl⁻) zur Oberfläche reduziert. Typische Klassen umfassen organische Inhibitoren mit Heteroatomen (N, S, O), anorganische Anionen (z. B. Phosphate, Chromate) sowie sogenannte „green inhibitors“ auf Basis pflanzlicher Extrakte. Die Wirksamkeit hängt stark von pH-Wert, Temperatur, Elektrolytkomposition und Oberflächenzustand ab.

In polymeren Systemen können Inhibitoren radikalische Abbaureaktionen unterdrücken, etwa durch Radikalfänger oder Antioxidantien, die Kettenreaktionen terminieren. In der Biowerkstoffforschung sind spezifische Enzyminhibitoren – z. B. Glykosyltransferase-Inhibitoren – relevant, wenn enzymkatalysierte Abbau- oder Umbauprozesse von Grenzflächen, Beschichtungen oder bioaktiven Schichten kontrolliert werden sollen.

Für die Werkstoffentwicklung ist die Auswahl eines geeigneten Inhibitors eine multiparametrische Optimierungsaufgabe: Neben Inhibitionsmechanismus und Effizienz sind Toxizität, Umweltverträglichkeit, Wechselwirkungen mit Matrix und Mikrostruktur sowie Langzeitstabilität zu berücksichtigen. Moderne Ansätze nutzen kombinatorische Experimente und quantenchemische bzw. molekulardynamische Simulationen, um Struktur-Wirkungs-Beziehungen von Inhibitoren auf atomarer Ebene aufzuklären und gezielte Moleküldesigns zu ermöglichen.

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