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 jedoch 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“?
www.stift-thueringen.de/ Dr. Claudia Grebe
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Die Oberflächen vieler Pflanzen, insbesondere die Blattoberflächen, sind oft nicht ganz flach und glatt, sondern mit feinen Wachsnoppen bedeckt, die aus Wachskristallen bestehen. Wie die Wassertropfen, liegen auch Schmutzteilchen nur auf den Spitzen dieser Wachskristalle auf (vgl. Abbildungen). Die Adhäsionskräfte (Anhaftungskräfte) zwischen diesen Partikeln und der Oberfläche der Pflanze sind sehr klein.
Gleiches gilt für Wassertropfen. Wenn der Wassertropfen nur auf den Spitzen der Wachskristalle aufliegt, grenzt der größte Teil der Tropfenoberfläche an die Luft. Luft ist für Wasser hydrophob. Die dadurch erzeugte Oberflächenspannung bewirkt, dass ein kugelförmiger Wassertropfen entsteht (vgl. Abbildungen). Auf Grund der geringen Adhäsion zum Laubblatt kugelt der Tropfen ab und „nimmt“ die Schmutzpartikel mit. Man bezeichnet Oberflächen auch als unbenetzbar, wenn Wasser auf ihnen nicht haftet, sondern in Tropfen rückstandsfrei abrollt.
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 „Tennisballoberfläche“ 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,
- Dachziegel und Flugzeugoberflächen, die nicht mehr verschmutzen.
Dabei wird die Oberfläche des Materials immer auf irgendeine Weise so gestaltet, dass es keine größere Auflageflächen für Schmutz und Wasser gibt, sondern eine Struktur ähnlich der Struktur der Lotusblätter erzeugt. Dadurch perlt auch hier das Wasser in tropfenform ab und nimmt dabei Dreck und Schmutz mit.