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Optimierter Lotus-Effekt

Lotus-Effekt - Quelle: Pixabay
Lotus-Effekt - Quelle: Pixabay

Der Selbstreinigungseffekt bei Pflanzen ist schon seit längerem bekannt. Entdeckt wurde er bei an der Lotuspflanze und deshalb Lotus-Effekt genannt.
Der Lotus wächst in Mitten von schlammigem Untergrund und ist trotz der dreckigen Umgebung stets sauber und rein – weshalb er in östlichen Ländern für Schönheit und Reinheit steht. Doch wie macht die Pflanze das? Ganz einfach: der Regen bildet Tropfen auf den Blüten und Blättern des Lotus. Die Regentropfen laufen über das Blatt und waschen sämtlichen Schmutz ab.
Das dahintersteckende Funktionsprinzip lautet: "Rau gleich sauber".
Denn die Blätter des Lotus und auch anderer Pflanzen mit Selbstreinigungseffekt, wie zum Beispiel die Blätter des Kohlrabis, sind auf ihrer Oberflächen nicht glatt – wie man vermuten könnten – sondern sie besitzen mikroskopisch kleine Wachshügel. Die Abmessungen der Wachsschicht bewegen sich im Nanometerbereich und die Wachsstrukturen sind erst unter hochauflösenden Rasterelektronenmikroskopen sichtbar. Dadurch dass nun die Blattoberfläche nicht glatt ist, sondern „hügelig“ zwingt es die Wassertropfen in Kugelform, was die energetisch günstigste Form ist. Die Regentropfen berühren die Wachsgebilde nur an den Spitzen, weshalb sie mit der Oberfläche nur eine geringe Kontaktfläche besitzen und deshalb nicht auf dem Blatt haften bleiben, sondern darüber rollen. Überrollt ein Wassertropfen nun eine Schmutzpartikel, so haftet dieser recht gut an dem Wassertropfen, weshalb er von dem Tropfen aufgesogen und mitgenommen wird. Dieser physikalische Trick ist das Funktionsprinzip des Selbstreinigungseffektes.

Optimierter Lotus-Effekt für Textilien
Diesen aus der Natur abgeschauten Effekt hat man erfolgreich für zum Beispiel Fassadenfarben nutzbar machen können. Im Bereich der wasser- und schmutzabweisenden Textilien gab es jedoch Schwierigkeiten mit der begrenzten Haltbarkeit dieser Eigenschaft. So nutze sich die Beschichtung der Textilien durch Waschen oder Kratzen recht schnell ab. Durch eine zusätzliche Strukturierung der Fasern konnte jetzt der schmutzabweisende Effekt verbessert werden. Dazu verwendeten Forscher magnetische Nanopartikel aus Eisen oder Eisenoxid. Durch ein äußeres Magnetfeld wird so eine zusätzliche nanostrukturierte Oberfläche der Faser erzeugt. Dies geschieht auch nicht, wie bislang, nachträglich in Form einer Beschichtung, sondern schon während des eigentlichen Spinnprozesses.

Selbstreinigendes Glas mit Lotus-Effekt
Ein weiteres Anwendungsgebiet für den natürlichen Lotus-Effekt sind Glasscheiben, wie zum Beispiel Autoscheiben, Fenster und großflächige Glasfassaden. Das selbstreinigende Glas soll hier insbesondere Kosten für die Fassadenreinigung einsparen. Das Selbstreinungsglas kann zusätzlich mit einer Sonnenschutzfolie ausgestattet werden, so dass die Sonneneinstrahlung bis zu 80 Prozent abgeschirmt wird. Mit dem Fortschritt der Forschungen im Bereich der Nanotechnologie konnten auch im Bereich der Selbstreinigenden Gläser Fortschritte gemacht werden. So kann die Glasoberfläche zusätzlich versiegelt werden. Dazu werden Nanopolymere auf die Oberfläche aufgebracht. Diese verschließen alle Poren im Glas, so dass Schmutzpartikel erst gar nicht so leicht an der Glasscheibe haften bleiben können. Solche Versiegelungen halten etwa drei Jahre, dann müssen sie erneuert werden.

Pflege-Tipp für Glasscheiben mit Lotus-Effekt
Wer eine Frontscheibe mit Lotus-Effekt an seinem Kraftfahrzeug hat, sollte möglichst kein Frostschutzmittel in die Scheibenwischanlage geben beziehungsweise nur spezielles Forstschutzmittel verwenden. Denn die Tenside im Frostschutzmittel zerstören den Selbstreinigungseffekt. Das gleiche gilt für Duschkabinen mit Lotus-Effekt. Diese am besten nur mit klarem Wasser abspülen und mit einem Lederlappen oder Fensterwischer abziehen.

Quelle:
Hohenstein Institute: Neuer Ansatz optimiert Lotus-Effekt von schmutzabweisenden Textilien, 08.04.2010

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