Nanoversiegelung: 4 Arten zur Versiegelung von Oberflächen mit dem Lotuseffekt

Als Lotus-Effekt wird die geringe Benetzbarkeit einer Oberfläche bezeichnet, wie sie in den 70er Jahren zuerst bei der Lotuspflanze beobachtet werden konnte. Regentropfen perlen an den Blättern der Lotusblume ab und nehmen dabei alle Schmutzpartikel, die auf der Oberfläche vorhanden sind, mit. Dieser Effekt, welcher auf die extrem hydrophobe (wasserabweisende) Oberflächenstruktur der Lotuspflanze zurückzuführen ist, wird als Lotus-Effekt bezeichnet.

In den 90er Jahren wurde die bis dahin nur in der Natur zu beobachtende Fähigkeit der Selbstreinigung in biometisch-technische Produkte übertragen. Diese sind mit dem Markennamen Lotus-Effekt gekennzeichnet.

Nanoversiegelungs-Produkte gegen Schmutz sind inzwischen auf unterschiedlichsten Oberflächen anwendbar und erhöhen die Widerstandsfähigkeit gegenüber Schmutz und anderer schädlicher Umwelteinflüsse dauerhaft, indem sie die Oberfläche durch eine dünne Schicht aus Nanopolymeren schützen.

Der Einsatz von Reinigungsmitteln ist nicht länger notwendig, da Verschmutzungen nun einfach mit klarem Wasser entfernt werden können. Der Reinigungsaufwand wird somit minimiert und die Pflege optimiert!

Nano-Partikel haben, verglichen mit ihrem Volumen, eine sehr große Oberfläche. Ihre speziellen Stoffeigenschaften werden bis heute bei der Entwicklung nanotechnologischer Neuheiten genutzt.

Betrachtet man Oberflächen, die mit einer Nanoversiegelung versehen wurden, unter dem Mikroskop, so erkennt man sehr deutlich, wie sich ein Netz aus Nano-Polymeren über die Oberfläche zieht, welches sich eng mit der Oberfläche verbunden hat.

1.1. Lotuseffekt: Je größer der Kontaktwinkel, desto wasserabweisender die Oberfläche

Der Kontaktwinkel entscheidet im Wesentlichen über den Grad der Hydrophobie.

Der Kontaktwinkel zwischen der Oberfläche des Untergrundes und der Oberfläche des Wassertropfens entscheidet im Wesentlichen über den Grad der Hydrophobie.

Ein Kontaktwinkel von 0 Grad bedeutet eine vollständige Benetzung, während ein Kontaktwinkel von 180 Grad vollkommene Unbenetzbarkeit der Oberfläche bedeutet. Hier berührt der Wassertropfen die Oberfläche in nur einem Punkt.

Wenn eine hydrophobe Oberfläche rau ist, vergrößert sich der Kontaktwinkel während sich die Benetzbarkeit verkleinert. Der Kontaktwinkel auf Blattoberflächen kann bis zu 170 Grad erreichen. Eine solche Oberfläche bezeichnet man als superhydrophob.

1.2. Eine geringe Angriffsfläche bieten

Die Kontaktfläche für Wassertropfen ist auf glatten, hydrophoben Oberflächen relativ groß. Das bedeutet, dass sich die Wassertropfen großflächig auf der Oberfläche verteilen können. Hierbei werden Schmutzpartikel jedoch nicht entfernt, die Wassertropfen rutschen lediglich über den Schmutz hinweg.

Nanoprodukte wirken genau diesem Effekt entgegen. Bei Oberflächen, die mit einer Nanoversiegelung behandelt wurden, wird die Kontaktfläche der vom Wassertropfen bedeckten Fläche, minimiert. Da nur wenige Kontaktpunkte zwischen Tropfen und Oberfläche bestehen, nimmt der Wassertropfen eine kugelförmige Gestalt an und rollt von der beschichteten Oberfläche ab. Schmutzpartikel werden hierbei vom Wassertropfen mitgenommen und entfernt.

Aus dem Projekt Nano-Care geht hervor, das Nanomaterialien keine negativen Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt haben.

Durch das Projekt NanoCare ist es gelungen, weiteres Wissen über die Auswirkungen von Nanomaterialien auf Gesundheit und Umwelt zu erschließen. An diesem Projekt waren 15 Unternehmen, Universitäten und Forschungseinrichtungen beteiligt, welche drei Jahre lang die Auswirkungen industriell hergestellter Nanomaterialien auf die Gesundheit erforschten.

Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt trage maßgeblich dazu bei, eine weitere Grundlage für die sichere und verantwortungsvolle Entwicklung der Nanotechnologie zu schaffen, so Dr. Peter Nagler, Leiter des Innovationsmanagements des Geschäftsfelds Chemie von Evonik.

Anlässlich der Abschlussveranstaltung von NanoCare in Berlin, bezeichnete Dr. Nagler das Projekt NanoCare aus Evonik-Sicht als vollen Erfolg.