Cleveres Sieb Kleines bleibt hängen, Großes rutscht durch

Normalerweise hält ein Sieb große Partikel zurück, kleinere schlüpfen durch die Maschen. Nun haben Forscher das Prinzip auf raffinierte Weise umgedreht - das System hat durchaus Anwendungsmöglichkeiten.

Selbstheilender Filter
Tak-Sing Wong/Birgitt Boschitsch, Penn State

Selbstheilender Filter


Wissenschaftler haben ein umgekehrtes Sieb gebaut: Es lässt größere Partikel durch, hält aber kleinere zurück. Diese ungewöhnliche Funktion hat eine Gruppe um Tak-Sing Wong von der Pennsylvania State University in den USA mit Hilfe von flüssigen Membranen erreicht. Sie lassen sich leicht von einem größeren Gegenstand durchstoßen, schließen das Loch aber sofort wieder - eine Art Selbstheilungsprozess. Die Wissenschaftler erläutern Funktion und Anwendungsmöglichkeiten ihrer Technik im Fachmagazin "Science Advances".

Das Vorbild für die flüssige Membran ist die biologische Zelle: Ihre Hülle besteht aus Molekülen, die in einem Teilbereich wasseranziehend (hydrophil), in einem anderen wasserabstoßend (hydrophob) sind. Deshalb richten sich die Moleküle immer wieder auf die gleiche Weise aus, was zur Selbstheilung einer Zellmembran führt. So kann sich eine Zelle auch um verhältnismäßig große Partikel stülpen und diese in sich aufnehmen. Auf ähnliche Weise umschließen Tenside beim Waschen Schmutzpartikel und lösen sie von Textilien.

Die einfachste flüssige Membran von Wong und Kollegen besteht aus vollentsalztem Wasser und Seifenlauge. Eine solche Membran ist in der Lage, kleine Tropfen zurückzuhalten, während größere leicht durchstoßen können. "Typischerweise ist ein kleineres Objekt aufgrund seiner geringeren Masse mit geringerer Bewegungsenergie ausgestattet", wird Wong in einer Mitteilung zitiert. Die Bewegungsenergie ist der entscheidende Faktor, ob ein Gegenstand die Membran passieren kann oder nicht.

Die Studienautoren nennen mehrere Anwendungsmöglichkeiten für ihren besonderen Filter: So könnte die in einem Metallring platzierte Membran kleinere Insekten vom Eindringen abhalten, während eine Honigbiene die Barriere überwinden könnte. Auch könnte die Membran schlechte Gerüche, beispielsweise in wasserlosen Toiletten, von der Raumluft fernhalten.

Das Gleiche gilt für andere Arten von Gasen, für die die Zusammensetzung der Membran je nach Reaktionsfähigkeit angepasst werden könnte. "Es gibt zahllose potenzielle Zusätze, aus denen man eine Membran für die Anwendung von Interesse maßschneidern kann", sagt Birgitt Boschitsch Stogin, die an der Entwicklung beteiligt war.

Die Forscher simulierten auch eine medizinische Operation, um zu zeigen, dass ihre Erfindung bei unzureichenden hygienischen Bedingungen, etwa in Kriegsgebieten, angewendet werden könnte. Während die chirurgischen Instrumente ohne Mühe die Membran durchstoßen, hält diese Mikroorganismen von der Wunde fern. Dies ist nur möglich, weil die flüssige Membran sich bei einer Störung so schnell regenerieren kann, dass sie die medizinischen Instrumente eng umschließt.

Das Forscherteam will nun mit anderen Wissenschaftlern zusammenarbeiten, um solche Anwendungen zu entwickeln und zu testen. Zudem sollen weitere Einsatzbereiche für die Technik gefunden werden.

joe/dpa



insgesamt 13 Beiträge
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Kopflaus 27.08.2018
1. Könnte man mit dem Prinzip nicht auch...
... schnelle Moleküle von langsamen trennen - und damit z.B.Luft in warme und kalte Luft?
misterfreak 27.08.2018
2. schnelle und langsame moleküle trennen?
Sie meinten bestimmt kalte und warme Moleküle? Das Sieb kenne ich auch nicht, unkontrolliert entsteht Wind
gerd0210 27.08.2018
3.
Zitat von misterfreakSie meinten bestimmt kalte und warme Moleküle? Das Sieb kenne ich auch nicht, unkontrolliert entsteht Wind
Ein Sieb für schnelle und langsame Teilchen kenne ich auch nicht. Aber dieses neu Sieb könnte man vor den Auspuff halten, dann kommen nur noch große Rußflocken durch und der Feinstaub verhedderte sich. :)
123egal 27.08.2018
4. Gravimetrische Trennung
"kalte und warme Moleküle?" Die Frage ist wohl, welche Filtrationsgröße erreicht wird und wie gut die Trennschärfe der Membran ist. Verschiedene Luftschichten zu separieren halte ich mit diesem System für ausgeschlossen. (z.B. Aufgrund von Abkühlungs/Erwärmungseffekten der zu trennenden Luft durch die Flüssigmembran). P.S.: Aus der Veröffentlichung entnehme ich gerade eine Aussage, die die Trennung verschiedener Luftströme durch die Flüssigmembran verneint: "A liquid film can serve as a gas diffusion barrier while allowing macroscopic objects to pass through"
0pti0nal 27.08.2018
5.
So nen Blödsinn, ein Sieb ist ein Sieb es trennt kleines und großes voneinander in welcher Richtung ist doch wohl egal.
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