Spezial-Oberfläche weist alle Flüssigkeiten ab

Forscher an der University of California, Los Angeles (UCLA) 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.

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.

Gegenüber bisherigen superomniphoben Oberflächen wie etwa einer an der University of Michigan entwickelten, 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. (pte)