Folien 2.0 so flexibel und wasserabweisend wie nie
Kollisionen werden effektiv abgefedert und Tropfen zurückgeworfen
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Schmetterling als Vorbild (Foto: ethz.ch, Petros Lazaridis, George Akepsimaidis) |
Zürich (pte013/05.12.2016/10:30) Flexible und elastische Materialien sind stark wasserabweisend, so Forscher der ETH Zürich http://ethz.ch . Die Experten haben extrem wasserabweisende Folien auf einer festen Unterlage mit Folien verglichen, die so aufgehängt sind, dass ihre Flexibilität besteht. Ergebnis: In Bezug auf Dicke und Elastizität optimal gestaltete, aufgehängte Folien waren bis zu 1,6 Mal wasserabweisender als solche auf einer Unterlage.
Superhydrophober Effekt
"Regentropfen kollidieren mit der Oberfläche. Ist das Material elastisch, wird die Kollision abgefedert, der Tropfen wird dabei etwas zurückgeworfen. Ist es nicht flexibel, ist die Kollision heftiger, und die Oberfläche wird dadurch eher benetzt", unterstreicht Wissenschaftler Tom Schutzius. Von superhydrophoben Oberflächen sprechen Fachleute immer dann, wenn Wassertropfen daran abperlen und bereits bei einer geringen Neigung der Oberfläche ins Rollen kommen.
Für ihre Experimente haben die ETH-Forscher superhydrophobe Folien selbst hergestellt. Sie beschichteten elastische Federstahl-Bleche beziehungsweise Polyethylen-Folien mit Nanopartikeln und mit einer wasserabweisenden chemischen Verbindung. Die Nanopartikel rauen die Oberfläche auf, was die Kontaktfläche von Oberfläche und Wassertropfen verkleinert. Vergleichbar ist dies mit einer Person auf einem Fakirbett, welche nur auf einer geringen Fläche aufliegt. Auf einer Fakirbett-Oberfläche bleiben Wassertropfen weniger stark haften.
Von der Natur abgeschaut
Die Wissenschaftler haben den Flexibilitäts-Effekt auch bei Schmetterlingsflügeln (siehe Video) getestet. "In der Natur gibt es viele Oberflächen, deren Superhydrophobizität unter anderem auf Flexibilität beruht. Neben den Flügeln von Insekten ist dies auch bei jenen von Vögeln sowie bei einigen Pflanzenblättern der Fall", verdeutlicht ETH-Doktorand Thomas Vasileiou, Erstautor der in der Fachzeitschrift "PNAS" veröffentlichten Untersuchung.
Die Forscher haben nicht nur im Detail ermittelt, wie Leichtigkeit und Elastizität eines Materials mit dessen Wasserfestigkeit zusammenhängen. Sie beschreiben auch allgemeine Regeln, dank denen der Flexibilitäts-Effekt bei der Entwicklung von extrem wasserabweisenden Materialen eingesetzt werden kann. Das könnte in Zukunft helfen, verschiedene Materialien noch wasserfester zu machen, zum Beispiel Stoffe für Zelte und wasserfeste Kleidung, deren Elastizität mit eingewobenen elastischen und steifen Fasern optimiert wird.
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