Vorbild Natur: Unverschmutzbare neue Werkstoffe

(f.l.t.r.) Prof. Dr. Wilhelm Barthlott, Dr. Christoph Neinhuis

Prof. Dr. Wilhelm Barthlott (Spokesperson)
Dr. Christoph Neinhuis

Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn,
Botanisches Institut, Bonn

Das Reinigen von Autos, Dächern oder Fassaden ist lästig und oft auch aufwendig und teuer.

Gibt es Materialen, die sich von alleine sauber halten?

Solche Werkstoffe existieren. Sie zeichnen sich durch eine Oberflächenstruktur aus, die Schmutz nicht haften lässt. Wilhelm Barthlott und Christoph Neinhuis haben diese Materialien technisch nutzbar gemacht. Wilhelm Barthlott ist Professor an der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn Direktor am Botanischen Institut und des Botanischen Gartens, Christoph Neinhuis sein Mitarbeiter im Institut.

Der Lotus lässt dem Schmutz keine Chance

Die Forscher kreierten die Schmutz abweisenden Werkstoffe nach dem Vorbild der Natur. Die Oberfläche der Materialien hat vollkommen ultraphobe Eigenschaften: Wasser perlt von ihr ab, Öl rollt auf ihr davon, und jede Verschmutzung - selbst Dieselruß - kann durch Regen oder Besprühen mit Wasser abgewaschen werden. Dieses Prinzip entdeckten die nominierten Forscher bei Kohlblättern, Kapuzinerkresse und der Lotusblume, die sich damit selbst reinigen.

Hinter dem trickreichen Effekt verbirgt sich ein physikalischer Effekt: Die Oberfläche der Materialien ist im mikroskopischen Maßstab so stark aufgeraut, dass sie nur eine sehr kleine Kontaktfläche mit den Schmutzpartikeln besitzen. Das bewirkt, dass sich zum Beispiel Staubteilchen sehr leicht durch Wassertropfen fortspülen lassen. Selbst Haushaltskleber rollt von solchen Oberflächen ab, ohne daran zu haften.

Von der Lotusblume zum Autolack

Die Bonner Forscher enthüllten die komplexe, aber regelmäßig strukturierte Gestalt der wundersamen Materialien. Und sie entwickelten ein Verfahren, um Schmutz abweisende Oberflächen industriell herzustellen und für Technik und Alltag nutzbar zu machen - auf ähnliche Weise, wie die Natur sie formt: Sorgt man für bestimmte Bedingungen, fügen sich die atomaren Bestandteile an der Oberfläche selbst zu der gewünschten Struktur zusammen. Damit läst sich eine Vielzahl von Anwendungen realisieren: Autowaschen wird überflüssig - schon ein kräftiger Regenguss lässt den Wagen wieder erstrahlen. Gebäudefassaden bleiben strahlend sauber - dafür sorgen Regen und Tau. Gebäudeverglasungen, Dächer, Sonnenreflektoren und selbst die oft schmuddelig aussehenden Gartenmöbel bedürfen keiner besonderen Pflege mehr.

Die Bonner Forscher ließen sich die technische Anwendung des „Lotus-Effekts“ patentieren. 1995 wurden erste Kooperationen mit Industriepartnern vereinbart. Unternehmen für die Fertigung von Speziallacken, Kunststoffen, Gebäudefassaden und Dachziegeln setzen das Verfahren in marktfähige Produkte um. Die innovativen Werkstoffe besitzen eine enorme wirtschaftliche Relevanz.

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