Wasser Springt Direkt Von Diesem Superabweisenden Material Ab

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Mit lasern haben wissenschaftler ein neues material geschaffen, das das wasser sofort abspringt. Die superabweisende oberfläche könnte für alles eingesetzt werden, von der verhinderung des vereisens von flugzeugflügeln bis hin zur herstellung von selbstreinigenden latrinen.

Mit Hilfe von Lasern haben Wissenschaftler ein neues Material geschaffen, das so wasserabweisend ist, dass Tropfen direkt von ihm abprallen können. Die Oberfläche könnte für alles genutzt werden, um zu verhindern, dass sich auf Flugzeugflügeln Eis bildet, und um selbstreinigende Toiletten zu schaffen, sagen die Forscher.

Die Wissenschaftler schufen das wasserabweisende Material durch Laserätzen eines mikroskopischen Musters auf eine Metalloberfläche. Und im Gegensatz zu herkömmlichen chemischen Beschichtungen wird das neue Material nicht nachlassen, sagten sie.

"Das Wasser fällt zur Oberfläche und stößt ab und springt von der Oberfläche ab", sagte Studienleiter Chunlei Guo, ein optischer Physiker an der Universität von Rochester in New York, in einem YouTube-Video. "Dies wird erreicht, indem mit unserer Lasertechnologie ein einzigartiges Muster von Oberflächenstrukturen auf Mikro- [Millionstelmetern] und Nanometern [Milliardstel Meter] geschaffen wird." [Siehe Video über das Abprallen von Wasser aus neuem Material]

Das lasergeätzte Muster macht die Oberfläche stark wasserabweisend oder hydrophob. Es ist viel abweisender als typische chemische Beschichtungen wie Teflon in Antihaftpfannen. Teflonbeschichtete Oberflächen müssen in einem Winkel von fast 70° geneigt werden, bevor ein Wassertropfen abrutschen kann, während das neue Material nur um weniger als 5 Grad geneigt werden muss, berichteten die Forscher gestern (20. Januar) im Journal für Angewandte Physik.

Die Oberfläche hat auch selbstreinigende Eigenschaften. Wenn Wassertröpfchen davon abprallen, nehmen sie Staubpartikel auf, sagten die Forscher.

Um das neue Material herzustellen, verwendeten Guo und seine Kollegen leistungsstarke, aber sehr kurze Laserpulse, um eine Oberfläche aus Platin, Titan oder Messing zu ätzen. Jeder Laserpuls dauerte etwa eine Billiardstel Sekunde, erreichte aber eine Spitzenleistung, die der des gesamten Stromnetzes in Nordamerika entsprach, sagten die Forscher.

Guo und sein Team testeten die selbstreinigenden Eigenschaften des Materials, indem sie Staub von einem Staubsauger auf die Materialoberfläche auftragen. Sie fanden heraus, dass sie etwa die Hälfte der Staubpartikel mit nur drei Tropfen Wasser entfernen konnten, und sie konnten den Staub mit einem Dutzend Tropfen vollständig entfernen, sagten die Forscher. Das Ergebnis war eine völlig trockene, fleckenlose Oberfläche.

Es gibt zahlreiche mögliche Anwendungen für dieses wasserabweisende Material, sagten die Wissenschaftler. Lasergeätzte Beschichtungen in Flugzeugen könnten verhindern, dass sich auf den Flügeln gefährliches Eis bildet. Geätzte Oberflächen könnten auch verwendet werden, um Toiletten in Entwicklungsländern sauber zu halten, in denen Wasser knapp ist - eine Verwendung, die die Bill & Melinda Gates Foundation interessiert hat, die zur Finanzierung der Arbeit beitrug.

In früheren Arbeiten verwendeten die Forscher eine ähnliche Laserstrukturierungstechnik, um Metalle schwarz zu machen, indem sie sie sehr optisch absorbierend machten. Die Kombination dieser lichtabsorbierenden und wasserabweisenden Eigenschaften könnte zu effizienteren Solarmodulen führen, die nicht rosten und weniger Reinigung erfordern würden.

Es gibt jedoch noch einige Herausforderungen, die zu bewältigen sind. Derzeit dauert es eine Stunde, um ein 2,5-Zoll-2,5-Zoll-Stück Metall zu ätzen, und dieser Prozess muss beschleunigt werden, sagten die Forscher. Das Team plant auch, die Methode auf nichtmetallische Oberflächen anzuwenden.

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