Nanopartikel lassen Wasser abperlen

www.nanoportal-bw.de
© Ministerium für Ländlichen Raum und Verbraucherschutz Baden-Württemberg 2015
Nanopartikel lassen Wasser abperlen
So schön wie am ersten Tag glänzen die meisten Autos nur selten. Staub und Schmutz bleiben auf
dem Lack haften, Regen hinterlässt zusätzliche Schlieren. Wäre ihr Äußeres dagegen beschaffen
wie die Blätter der Lotuspflanze, perlte Wasser einfach ab. Das Nano Zentrum Berlin rüstet Fahrzeuge, Baustoffe und Gegenstände aller Art mit so einer Oberfläche aus: Nanopartikel aus Siliciumdioxid sorgen für den Lotuseffekt.
Foto: Markus Götz / pixelio.de
Autos, Wohnwagen, Schaufensterscheiben – schnell sammelt sich Staub auf den glänzenden
Oberflächen und lässt sie trüb werden. Regen spült den Dreck zwar weiter, aber nicht fort.
Stattdessen entstehen unansehnliche Schmutzspuren.
August 2015
1
www.nanoportal-bw.de
© Ministerium für Ländlichen Raum und Verbraucherschutz Baden-Württemberg 2015
Foto: William Thielicke, lizenziert unter GFDL über Wikimedia Commons https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lotus3.jpg#/media/File:Lotus3.jpg
Pflanzen wie Frauenmantel, Kohlrabi und die berühmte Lotusblume stauben dagegen nicht
ein; sie sind nie durch Kalkflecken und Schlieren entstellt. Der Grund: Die Oberfläche ihrer
Blätter ist zugleich rau und chemisch wasserabweisend. Was uns glatt-grün erscheint, entpuppt sich unter dem Mikroskop als Landschaft aus Tälern und Bergen, die nur wenige Nanometer hoch sind. Wassertropfen haben auf den Bergspitzen keinen Halt, ist die Oberfläche geneigt, rollen sie einfach ab und reißen dabei den Staub mit sich fort.
August 2015
2
www.nanoportal-bw.de
© Ministerium für Ländlichen Raum und Verbraucherschutz Baden-Württemberg 2015
Foto: MLR / Thorsten Futh
Nach diesem natürlichen Vorbild versiegelt das Nano Zentrum Berlin unter anderem Autos,
Wohnwagen, Schiffe, Solaranlagen und Flugzeuge. Nanopartikel aus verschiedenen Siliciumdioxiden machen ihre Oberflächen kratzfest, wasser- und schmutzabweisend und unempfindlich für Umwelteinflüsse.
August 2015
3
www.nanoportal-bw.de
© Ministerium für Ländlichen Raum und Verbraucherschutz Baden-Württemberg 2015
Foto: Simeon Christl / pixelio.de
Je nachdem, welches Material auf diese Weise ausgerüstet werden soll, wird die Hülle, die
die Siliciumdioxid-Partikel umgibt, chemisch angepasst. Auf diese Weise haften sie auf beinahe allen Untergründen. Wer will, kann also auch die Ledersitze, das Armaturenbrett und
die Spiegel wasserabweisend veredeln lassen. Auch für Sanitäreinrichtungen sind spezielle
Nanoprodukte verfügbar.
August 2015
4
www.nanoportal-bw.de
© Ministerium für Ländlichen Raum und Verbraucherschutz Baden-Württemberg 2015
Foto: MLR / Thorsten Futh
Damit die Schicht hält und später an jeder Stelle gleich gut funktioniert, werden die Fahrzeuge in der Werkstatt in Berlin-Mahlsdorf zunächst gründlich gereinigt, die Oberflächen
entfettet und kleine Unebenheiten behoben. Anschließend spritzen die geschulten Fachleute die Nano-Beschichtung lückenlos auf. Ihre Inhaltsstoffe verbinden sich beim Aushärten
mit der Oberfläche zu einer gleichförmigen Schicht aus Glaskeramik. Die Nanopartikel in
dieser Anwendung gehen dabei eine feste Verbindung mit der Oberfläche ein.
August 2015
5
www.nanoportal-bw.de
© Ministerium für Ländlichen Raum und Verbraucherschutz Baden-Württemberg 2015
Foto: MLR / Thorsten Futh
Auf diese Versiegelung gibt das Nano Zentrum eine Garantie, die je nach Umfang der Behandlung und Nutzungsweise zwischen einem und zehn Jahren liegt. In dieser Zeit sollen der
Lack geschützt und der Glanz und auch der Wert des Wagens lange erhalten bleiben. Der
Kunde wird in dieser Zeit sein Auto wesentlich seltener waschen müssen und dafür keine
chemischen Reinigungsmittel brauchen. Für die erfolgreiche Anwendung dieser speziellen
Nanotechnologien erhielt das Nano Zentrum Berlin im Jahr 2007 den Franz-Carl-AchardPreis für Angewandte Wissenschaften.
August 2015
6
www.nanoportal-bw.de
© Ministerium für Ländlichen Raum und Verbraucherschutz Baden-Württemberg 2015
Foto: MLR / Thorsten Futh
Nach dem gleichen Prinzip lassen sich auch Baustoffe versiegeln und schützen. Das Labor
des Nano Zentrum stellt die entsprechenden Nano-Produkte angepasst an die jeweiligen
Oberflächen her. Wo Wasser von Beton, Stein oder Terrakotta abperlt, können sich Algen
und Moose nicht ansiedeln. Biozide Anstriche oder Reinigungsmittel sind damit nicht mehr
nötig. Auch Frostschäden werden durch die Nanoversiegelung vermieden, da Wasser und
Eis nicht mehr in die Oberflächen eindringen können.
August 2015
7
www.nanoportal-bw.de
© Ministerium für Ländlichen Raum und Verbraucherschutz Baden-Württemberg 2015
Foto: MLR / Thorsten Futh
Besonderes Potenzial sieht man im Nano Zentrum Berlin darin, Sand mit speziellen Nanopartikeln wasserabweisend auszurüsten. „Sand, der nicht nass wird, ist eine erstklassige
Barriere im Boden. Unter Mülldeponien verhindert er, dass Schadstoffe in den Boden sickern. Unter bewässerten Feldern hält er das kostbare Wasser in der obersten Bodenschicht
bei den Wurzeln der Pflanzen. In wasserarmen Gegenden ist das essentiell,“ erläutert Jürgen Schneider (im Bild rechts), der Geschäftsführer des Berliner Unternehmens, die Idee.
August 2015
8
www.nanoportal-bw.de
© Ministerium für Ländlichen Raum und Verbraucherschutz Baden-Württemberg 2015
Foto: Gordon Gross
Wo Sand nicht nass werden kann, kann er auch nicht einfrieren. Das ist zum Beispiel für
Schienenfahrzeuge interessant, denn sie nutzen Sand für Notbremsungen: Dabei wird so
genannter Bremssand auf die Schienen gestreut, der die Reibung zwischen Rad und Schiene
zusätzlich erhöht und so den Bremsweg verkürzt. Sand, der auch in kalten Wintern trocken
und rieselfähig bleibt, wäre also ein echter Gewinn für Tram, S-Bahn und Eisenbahn.
August 2015
9
www.nanoportal-bw.de
© Ministerium für Ländlichen Raum und Verbraucherschutz Baden-Württemberg 2015
Foto: MLR / Thorsten Futh
Mit Nano-Siliciumdioxid und entsprechend gestalteten Umhüllungen, können die Entwickler
des Nano Zentrums Berlin Sand so beschichten, dass er nicht nur im Wasser trocken bleibt,
sondern zugleich Öl auf dem Wasser bindet. „Denken Sie an die enorme Umweltverschmutzung durch Ölkatastrophen auf dem Meer: Das Öl lässt sich einfach, kostengünstig und umweltfreundlich entfernen, in dem nanoveredelter Sand auf das Wasser aufgebracht wird. Er
bindet Öl, Arsen und andere Chemikalien. Das Wasser wird sauber und das Öl-SandGemisch kann mit einem Saugschiff aufgenommen werden. Nach diesem Prinzip ließe sich
auch das Bohrwasser aus der Erdölförderung rückstandsfrei reinigen, “ beschreibt Jürgen
Schneider die möglichen Anwendungen für die Wassereinigung und -aufbereitung. Dieses
Verfahren wurde als internationales Patent angemeldet.
August 2015
10