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Superhydrophobe Materialien mit Nano-Technologie

Lotusblüte - Quelle: Pixabay
Lotusblüte - Quelle: Pixabay

Wissenschaftler suchen nach weiteren Möglichkeiten und Techniken, um den Lotus-Effekt weiter zu verbessern. Die wasser- und schmutzabweisenden Oberflächen sollen widerstandsfähiger und langlebiger werden. Durch den Einsatz von Nano-Technologie lässt sich der Lotus-Effekt verstärken. Das Ergebnis sind superhydrophobe Materialien.

Was ist superhydrophob?
Benetzt man eine feste Oberfläche mit einer Flüssigkeit, so kann man den Kontaktwinkel zwischen fester und flüssiger Phase messen. Je höher der Kontaktwinkel, desto hydrophober (wasserabweisender) ist die Oberfläche. Beträgt der Kontaktwinkel weniger als 90 Grad, so ist das Material hydrophil, also wasseranziehend. Solche Materialoberflächen werden vom Wasser benetzt. Liegt der Kontaktwinkel zwischen 90 und 160 Grad, so spricht man von einem hydrophoben Material. Es ist wasserabweisend; Wassertropfen perlen von der Oberfläche ab und nehmen dabei Schmutzpartikel mit. So wird die Oberfläche von selbst rein gewaschen. Ist der Kontaktwinkel jedoch größer als 160 Grad, so handelt es sich um ein superhydrophobes Material. Verfügt der superhydrophobe Stoff zusätzlich über eine raue Oberflächenstruktur im Nanometerbereich, so verstärkt sich die wasserabweisende Eigenschaft nochmals.

hydrophil = Kontaktwinkel < 90°
hydrophob = Kontaktwinkel zwischen 90° und 160°
superhydrophob = Kontaktwinkel > 160°

Superhydrophobes Glas
Forscher des Massachusetts Instituts of Technology (MIT) habe eine neue Behandlungsmethode für Glas entwickelt, welche die Glasoberflächen wasserabweisend und beschlagsresistent macht. Gleichzeitig werden durch diese Beschichtungsmethode die Spiegelungen deutlich reduziert. Die Beschichtung besteht aus winzigen Kegeln mit einem Durchmesser von 200 Nanometern und einer Höhe von etwa 1.000 Nanometern. Wassertropfen prallen auf den Kegelspitzen ab und reinigen die Oberfläche von Staub- und Schmutzpartikeln. Lichtstrahlen werden von der Nanostruktur eingefangen und reduzieren so die Reflexionen.

Anwendungsmöglichkeiten von superhydrophoben Materialien
Die neue Beschichtungstechnik ließe sich laut Aussage der amerikanischen Forscher für Brillen, Solarzellen und bei Smartphone-Displays anwenden. Aber auch bei Mikroskopen, wodurch Beobachtungen bei hoher Luftfeuchtigkeit möglich würden – die nanobeschichteten Linsen würden nicht so leicht beschlagen. Wenn sich die Herstellungskosten noch reduzieren lassen, so könnten auch Auto- und Fensterscheiben so behandelt werden.
Wissenschaftler der Ruhr-Universität Bochum forschen an der Möglichkeit den Texturgradienten eines Materials als Kraftquelle zu nutzen. Dazu beschichten die Forscher eine Oberfläche mit Nanopartikeln, die unterschiedlich große Abstände zueinander aufweisen. Ein Wassertropfen rollt somit über eine ebene Oberfläche. Eine weitere Anwendung ist ebenfalls denkbar: Werden die Tropfen sehr klein, so lassen sich die Innenflächen zwischen den Nanopartikeln auf Nano-beschichteten Oberflächen reinigen.

Weiterer Artikel zum Thema: Optimierter Lotus-Effekt für Kleidung und Glasscheiben

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