Materialforschung: An neuartiger Beschichtung gleitet alles ab

Die Kannenpflanze lässt auf glitschigen Blättern Insekten in den Tod rutschen - ihre Oberfläche diente Materialforscher jetzt als Vorbild. Mit ihrer neuen Antihaft-Beschichtung sollen selbstreinigende Fenster oder Schutzschichten gegen das Vereisen möglich werden.

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Fensterputz: Antihaft-Oberfläche soll sich selbst reinigen - und Schrubben unnötig machen

Hamburg - Nichts bleibt haften: Die fleischfressende Kannenpflanze besitzt an den Wänden ihres Fangblattes eine extrem glitschige Oberfläche. Insekten können sich weder mit Hafthaaren noch mit Öl imprägnierten Fußpolstern festhalten. Sie rutschen unaufhaltsam dem Boden des Kannenblatts entgegen und finden ihren Tod im Verdauungssaft der Pflanze.

Das Prinzip der Antihaft-Oberfläche haben Wissenschaftler nun für ein neues Material genutzt. Im Gegensatz zu bisher bekannten nanostrukturierten Oberflächen sei es nicht nur einfach und günstig herzustellen, funktioniere auch unter hohem Druck, bei Kälte und könne kleine Schäden selbst heilen. Wie die Forscher im Wissenschaftsmagazin "Nature" berichten, besteht das Material aus einer porösen, mit einer Flüssigkeit überzogenen Oberfläche, an der weder Wasser, noch Öl oder Blut haften bleiben.

Im Gegensatz zum ebenfalls aus dem Pflanzenreich abgeschauten Lotuseffekt ist bei dem neuen Prinzip die Mikrostruktur der Oberfläche nicht direkt am abweisenden Effekt beteiligt. Stattdessen dient diese nur dazu, eine Gleitflüssigkeit festzuhalten. An der Oberfläche entsteht so ein glitschiger Film - die Forscher sprechen daher von sogenannten "Slippery Liquid-Infused Porous Surfaces", kurz "Slips". Als poröses Grundmaterial nutzten sie unter anderem Nanofasern aus Teflon, die sie mit einer Fluor-Kohlenwasserstofflösung tränkten

Nach diesem Prinzip erstellte Beschichtungen seien in unterschiedlichen Größenordnungen und mit verschiedenen Materialien und Gleitflüssigkeiten realisierbar, berichten die Forscher. Sie ließen sich dadurch flexibel an den gewünschten Einsatzzweck anpassen.

Selbstreinigende Fenster

Solche neuartigen Oberflächenstrukturen könnten in Zukunft für zahlreiche Anwendungen eingesetzt werden, sagen die Materialforscher um Joanna Aizenberg von der Harvard University in Boston. Beispielsweise als selbstreinigende Beschichtung für die Innenseiten von Benzin- oder Wasserleitungen, in medizinischen Kathetern oder Transfusionssystemen, aber auch als Schutzschicht gegen das Vereisen von Oberflächen.

Denkbar seien sogar selbstreinigende Fenster und optische Linsen, da Oberflächen nach dem Kannenpflanzen-Prinzip auch transparent hergestellt werden könnten. "Die Vielseitigkeit, Robustheit und einzigartige Fähigkeit zur Selbstheilung machen es möglich, solche Oberflächen nahezu überall einzusetzen", sagt Aizenberg.

Im Gegensatz zum Lotuseffekt könne sich das neue System auch selbst heilen, berichten die Forscher. "Selbst als wir eine Probe beschädigten, indem wir mit einem Messer daran herumschabten, reparierte sich die Oberfläche nahezu sofort von selbst", sagt Tak-Sing Wong , Mitarbeiter am Projekt und Erstautor der Studie. Der Flüssigkeitsfilm habe sich wieder geschlossen und die abweisenden Eigenschaften seien auch nach der Beschädigung vollständig erhalten geblieben. Auch bei Frost und unter einem Überdruck, wie er in sieben Kilometern Meerestiefe herrsche, habe das "Slips"-Prinzip weiterhin funktioniert.

Die "Slips"-Beschichtung sei noch rutschiger als ihr natürliches Vorbild, sagen die Wissenschaftler. Lebende Ameisen, Flüssigkeitstropfen oder Feststoffe glitten in Versuchen selbst dann ab, wenn die Oberfläche nur um rund fünf Grad geneigt war. "Slips" stoßen zudem eine große Bandbreite von Flüssigkeiten und Feststoffen ab", sagt Aizenberg.

wbr/dapd

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