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Bionik

Der Lotuseffekt - selbstreinigende Oberfläche

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Der Lotuseffekt - selbstreinigende Oberfläche

Der „Lotus-Effekt“ ist u. a. auf den Blättern der gleichnamigen Pflanze nachweisbar. Die Lotus-Pflanze wächst aus dem schlammigen Untergrund empor. Ihre großen schildförmigen Laubblätter sind stets makellos sauber. Das Wasser perlt von ihnen ab wie das von einer heißen Herdplatte. Dabei werden Staub und Schmutz mitgerissen, so dass die Oberfläche rückstands­los sauber wird. 

Worauf beruht der „Lotus-Effekt“?

Die Oberflächen vieler Pflanzen, insbesondere die Blattoberflächen, sind oft mit feinen Wachsnoppen bedeckt, die aus Wachskristallen bestehen. Wie die Wassertropfen, liegen auch Schmutzteilchen nur auf den Spitzen dieser Wachskristalle auf. Die Adhäsionskräfte zwischen diesen Partikeln und der Oberfläche der Pflanze sind sehr klein. Oberflächen sind unbenetzbar, wenn Wasser auf ihnen nicht haftet, sondern in Tropfen rückstandsfrei abrollt. Wenn der Wassertropfen nur auf den Spitzen der Wachskristalle aufliegt, grenzt der größte Teil der Tropfenoberfläche an die Luft. Luft ist für Wasser hydroph. Die dadurch erzeugte Oberflächenspannung bewirkt, dass ein kugelförmiger Wassertropfen entsteht. Auf Grund der geringen Adhäsion zum Laubblatt kugelt der Tropfen ab und „nimmt“ die Schmutzpartikel mit.

Auf einer glatten Oberfläche ist die Kontaktfläche am größten. Quelle: www.stift-thueringen.de/ Dr. Claudia Grebe (3)
Die Wachsnoppen reduzieren die Kontaktfläche deutlich.
Durch die unebene Oberläche der Blätter und die Wachsnoppen wird die Kontaktfläche noch kleiner.

Raue oder glatte Oberfläche: An welcher haftet der Schmutz am stärksten?

Zur Veranschaulichung des Lotus-Effektes eignen sich bestimmte Modelle:
Auf der glatten Oberfläche hat ein Papierschnipsel maximale Auflagefläche, während er auf der „Tennisballoberfläche“ nur punktförmig aufliegt.
Ein Luftballon hat auf der glatten Oberfläche eine kleine Auflagefläche, auf der „Tennisbal-loberfläche“ ist die Auflagefläche aber noch geringer.

Technische Anwendungen

Der Lotus-Effekt bei Pflanzen ist Vorbild für viele Anwendungen, z. B.

  • Scheiben, die nicht mehr geputzt werden müssen, weil jeder Schmutz von ihnen abperlt,
  • Anstrichfarben, die Hauswände sauber halten,
  • Dachziegeln und Flugzeugoberflächen, die nicht mehr verschmutzen.

 

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