Von Mutter Natur lernen

Mutter Natur ist die innovativste Entdeckerin. Im Laufe der Jahrmillionen hat sie die schönsten Farben geschaffen, die zu jeder Jahreszeit zu sehen sind. Neben dem schönen Aussehen vergisst die Natur aber auch nicht die Notwendigkeit, die Pflanzen zu schützen. Eine der Lösungen finden wir in einer Pflanze, die ein Symbol der Reinheit ist. Ihr lateinischer Name ist Nelumbo Adans. Biologen, die die Struktur des Lotusblatts untersucht haben, haben einen natürlichen Selbstreinigungsmechanismus entdeckt. Die mikroskopische Struktur der Blattoberfläche und ihre chemische Zusammensetzung sorgen dafür, dass sich die Blätter für äußere Einflüsse nicht schließen. Wassertropfen rollen über die Blattoberfläche (sie erinnern an flüssiges Quecksilber) und sammeln dabei Verunreinigungen (Schlammpartikel, kleine Tiere). Dieses Phänomen ist als Lotuseffekt bekannt.

Die Autoindustrie wird von neuen Technologien, Ideen, Farben und Innovationen angetrieben. Forschungs- und Entwicklungsteams sind für die Überwachung und Auswahl von Konzepten wie diesem verantwortlich, das an ein Formel-1-Rennen erinnert, bei dem es darum geht, die Konkurrenz auszustechen. Der Effekt (Hydrophobie), d. h. die Fähigkeit, Wassermoleküle abzustoßen, beginnt langsam an die Türen unserer Autos zu klopfen. Der Einsatz in diesem Rennen ist enorm. Insgesamt werden jährlich 2,3 Milliarden Autos in über 113.000 Waschanlagen gewaschen. Erinnern Sie sich an den Lotuseffekt? Stellen Sie sich jetzt ein Auto mit einer solchen selbstreinigenden Beschichtung vor...

Der Effekt der Lotusblume ist in diesem Rennen zu Treibstoff und Inspiration geworden, denn will nicht jeder ein Auto, das immer (fast) perfekt aussieht? Wie oft haben wir keine Zeit oder nur ein bisschen den starken Willen, zur nahegelegenen Autowaschanlage zu fahren.

Warum benetzen Wassertröpfchen die Glasoberfläche und nicht das Lotusblatt?

Grundsätzlich bildet Wasser Tröpfchen, weil sich Wassermoleküle wirklich "mögen". Sie umgeben sich lieber mit anderen Wassermolekülen, als dass sie die Luft oder eine andere Oberfläche berühren. Die Tröpfchenform ist der beste Weg, um das meiste Wasser in Kontakt zu haben. Die Kugelform ist die Form, die bei einem gegebenen Volumen die geringste Oberfläche aufweist. An dieser Stelle sollten zwei Schlüsselbegriffe erwähnt werden: Benetzung und Kontaktwinkel. Diese beiden Parameter haben einen erheblichen Einfluss darauf, ob eine bestimmte Oberfläche Wassertröpfchen aufweist oder so \"rutschig" ist, dass sie trocken bleibt. Je größer der Kontaktwinkel ist, desto sauberer ist die Oberfläche. Je kleiner der Winkel wiederum ist, desto anfälliger wird die Oberfläche für die Benetzung. Aus molekularer Sicht sind hydrophobe Moleküle durch die gleichmäßige Verteilung der Elektronen unpolar und ziehen durch chemische Anziehung andere unpolare Moleküle an. Die Wassermoleküle wiederum sind polar, und kurz gesagt, es ist eine Sackgasse zwischen ihnen. Eine hydrophobe Beschichtung ist also eine Schicht unpolarer Partikel, die sich durch einen kleinen Kontaktwinkel auszeichnet und Wasser, Flüssigkeiten und Schmutz abweist.

Was ist am Ende dieser Kreuzung zu finden? Hydrophobe und superhydrophobe Beschichtungen (Effekt auf Steroiden) haben bereits bei der Herstellung von Schiffsrümpfen Verwendung gefunden. Sie tragen dazu bei, den Strömungswiderstand zu verringern, was angesichts des Baus immer größerer Schiffe ein wichtiger Faktor ist. Der Flüssigkeitswiderstand ist auch bei U-Booten von entscheidender Bedeutung, da die Verringerung des durch Wasser verursachten Widerstands das Bewegungspotenzial erhöht. Sie können auch die Korrosion und die Vereisung der beweglichen Karosserieteile verringern, und das spielt überall auf der Welt eine wichtige Rolle bei der Ausbeutung.

Schmutz wegmachen

Autobesitzer sind darauf bedacht, das Auto mit geringem Aufwand sauber zu halten. Jeder erwartet, dass sein Auto so aussieht, als wäre es gerade gereinigt worden. Die erste Schwalbe, die signifikante Veränderungen bei den Eigenschaften von Autolacken signalisiert, wurde 2014 beobachtet. Der "unsichtbare Wischer"-Effekt, der auf Nanotechnologie basiert, wurde von Nissan entwickelt und demonstriert. Die Beschichtung ermöglicht es, den Schwamm und den Wischer zur Seite zu legen. Während der Testfahrt hat der Nissan Note, der mit der genannten Beschichtung versehen war, mit großer Effizienz den Schmutz von der Karosserie entfernt. Der gezeigte Clip von der Tour war natürlich ein Werbefilm. Nachdem man den Test gesehen hat, häufen sich die Fragen nach der Haltbarkeit der Hülle, den Wartungsmethoden und der Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Beschädigungen.

Nothing's Perfect

Leider zeigen die jetzt vorgestellten Forschungen des Imperial College London und der Dalian University of Technology in China, dass der größte Nachteil solcher Beschichtungen gerade ihre Anfälligkeit für mechanische Beschädigungen ist. Die Beschichtung in den vorliegenden Lösungen wird zuletzt aufgetragen, schützt den Lack und ist gleichzeitig anfällig für lang anhaltende und ungünstige Witterungseinflüsse und Kratzer.

Das Konzept fördert die Fantasie wie der Ferrari Enzo. Die Möglichkeiten sind schier endlos, was die treibende Kraft für weitere Forschung und Experimente ist, so dass man ungeduldig ist, immer mehr moderne Produkte und Technologien wie diese in der Automobilindustrie zu erwarten.

Was bewegt sich

Gegenwärtige hydrophobe Beschichtungen sind wegen ihres Preises und vor allem ihrer Haltbarkeit nicht beliebt. Wir haben bewährte Lösungen auf dem Markt, die viel billiger sind und - was wichtig ist - auf bestehende Beschichtungen aufgetragen werden können. Durch das Auftragen von Wachs auf die Lackoberfläche unseres Fahrzeugs erzielen wir einen weniger spektakulären Effekt, der jedoch die Sauberkeit des Fahrzeugs erheblich beeinflusst. Wachse, die auf Nanotechnologie basieren, machen jeden Tropfen zu einem glatten Abhang, so dass der Schmutz nicht so gut haften kann. Ich empfehle, die Beschichtung mit Polierwachs (z.B. Profax WAX) auf dem frisch gereinigten Auto zu schützen. Das Produkt gibt der Beschichtung die oben geschriebenen Eigenschaften, und zur gleichen Zeit erlaubt es, die klare Farbe des Lacks zu extrahieren.