Tropfenbildung: die neue Oberfläche im Test (Foto: UCLA Engineering)

Los Angeles (pte004/01.12.2014/06:10) –

Forscher an der University of California, Los Angeles (UCLA) http://ucla.edu haben die erste Oberflächentextur entwickelt, die wirklich jede
Flüssigkeit einfach abtropfen lässt. Dazu ist nicht einmal eine
spezielle Beschichtung wie bei Antihaft-Pfannen nötig. Vielmehr reicht
eine spezielle Struktur, die bei diversen Oberflächen von Glas bis
Metall funktioniert. Entsprechend groß ist laut UCLA das
Anwendungspotenzial, das von Korrosionsschutz in Industrieanlagen über
Solarzellen bis hin zu Kochgeschirr reicht.

Die Antihaftbeschichtung von Pfannen ist hydrophob,
also wasserabweisend. In Verbindung mit einer besonderen
Oberflächenstruktur werden solche Materialien sogar "superhydrophob",
Wasser bildet darauf aufgrund seiner relativ hohen Oberflächenspannung
einfach Tropfen. Ähnliches ist aus der Natur bekannt, beispielsweise von
bestimmten Pflanzenblättern. Doch ölige Flüssigkeiten haften an solchen
Oberflächen. Im Gegensatz dazu ist die neu entwickelte Textur
"superomniphob", wirklich jede Flüssigkeit perlt ab – nicht nur Wasser
und Öl, sondern selbst fluorierte Lösungsmittel, die an bisherigen
ölabweisenden Oberflächen doch anhaften.

Nägel mit Köpfchen

Fluorierte Lösungsmittel, die industriell
beispielsweise zur Kühlung von Elektronik zum Einsatz kommen, haften
laut UCLA aufgrund ihrer extrem geringen Oberflächenspannung selbst an
bisherigen als superomniphob bezeichneten Oberflächen. Dass die
Neuentwicklung selbst diese Flüssigkeit abweist, liegt an einer ganz
speziellen Struktur. Im Prinzip handelt es sich um eine Anordnung
tausender mikroskopischer Flachkopfnägel, deren Köpfe einen Durchmesser
von nur 20 Mikrometern haben. Dieser Ansatz ist von stark ölabweisenden
Oberflächen bekannt, doch das UCLA-Team hat ihn noch verfeinert.

Der Schlüssel zur echten Superomniphobie ist demnach
eine spezielle Nanostruktur unter den mikroskopischen Nagelköpfen. Die
Mikronägel ähneln im Querschnitt eher einem "T" in einer Serifenschrift.
"Bei unserer texturierten Oberfläche sitzt Flüssigkeit auf einem
Polster, das zu 95 Prozent aus Luft besteht", erklärt Tingyi Liu,
Maschinentechnik-Postdoc an der UCLA. Dadurch bilden selbst
Flüssigkeiten mit viel kleinerer Oberflächenspannung als Wasser stabile
Tropfen, die abrollen. In Tests hat das selbst bei Perfluorohexan
geklappt, einem fluorierten Lösungsmittel, das die Flüssigkeit mit der
geringsten bekannten Oberflächenspannung ist.

Breites Potenzial

Gegenüber bisherigen superomniphoben Oberflächen wie
etwa einer an der University of Michigan entwickelten (pressetext
berichtete: http://pte.com/news/20130118001 ), hat die UCLA-Textur den entscheidenden Vorteil, dass sie kein
spezielles Material benötigt. Wie das Team im Magazin Science berichtet,
funktioniert die neue Struktur auf Glas, Metall und Polymeren. Schon
allein daraus ergibt sich ein sehr breites Anwendungspotenzial.

Zudem betonen die Forscher, dass die
flüssigkeitsabweisenden Eigenschaften der Oberflächentextur weder unter
UV-Licht noch bei Temperaturextremen leiden. Das macht sie für
Anwendungen im Freien – beispielsweise Solaranlagen – besonders
interessant. Die UCLA nennt zudem biomedizinische Geräte als
potenzielles Anwendungsgebiet, da diese dann nicht mehr von
Körperflüssigkeiten angegriffen werden könnten.