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Dienstag, 25.07.2017
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„Nano-Pfosten“ senken Reibung

Super-wasserabweisende Oberfläche aus Nanomaterialien entwickelt

Eine neue extrem wasserabweisende Oberfläche, entwickelt von amerikanischen Wissenschaftlern, könnte zukünftig Unterseeboote oder andere Wasserfahrzeuge förmlich durch das Wasser „glitschen“ lassen. Die Nanostrukturen des neuen Materials erzeugen eine Art stabiles Luftpolster zwischen der Flüssigkeit und der festen Oberfläche und minimieren so die Reibung.
Super-wasserabweisende Oberfläche

Super-wasserabweisende Oberfläche

Die neue Oberflächenstruktur lässt sich mit einer Art „umgekehrten Luftkissenboot“ vergleichen. Dieses kann deshalb so schnell über die Wellen gleiten, weil es nicht direkt auf dem Wasser aufsitzt, sondern eine isolierende Luftschicht unter sich erzeugt. Ähnlich funktioniert auch die von Forschern der Universität von Kalifornien in Los Angeles entwickelte Nanooberfläche, wie sie in der Fachzeitschrift Physical Review Letters berichten:

Auf einem Grundsubstrat sitzen winzige, nur einen Mikrometer hohe, angespitzte „Pfosten“ aus einem wasserabweisenden Material. Sie sind so dicht gepackt, dass sie zwischen ihnen ein dünnes Luftpolster halten können. Wasser kann wegen seiner Oberflächenspannung nicht in die Zwischenräume der Nano-Pfosten eindringen und es bleibt so ein Luftraum erhalten. Dieser Luftraum wiederum reduziert die Kontaktfläche zwischen dem Wasser und dem festen Substrat und senkt damit auch den Reibungswiderstand.

Ähnliche Ansätze, den Reibungswiderstand zu senken gab es zwar auch zuvor schon, doch erst den kalifornischen Wissenschaftlern gelang es, die Nano-Pfosten so dicht zu setzen, dass das Prinzip selbst bei Flüssigkeiten unter Druck noch funktioniert. Wichtig ist dies unter anderem für die Strömungsforschung aber auch für zukünftige Mikrofluidanwendungen. Doch auch im makroskopischen Bereich kann das neue Material nützlich sein: So könnten Unterseeboote und andere Wasserfahrzeuge zukünftig mit weitaus weniger Treibstoff auskommen, da sie mithilfe dieser „glitschigen“ Oberflächenbeschichtung ohne großen Widerstand durchs Wasser gleiten könnten.


Wie stark die Einsparungen dabei sein könnten, ist zur Zeit noch schwer zu beurteilen, da hier eine ganze Reihe von Faktoren eine Rolle spielen wie die Größe der Oberfläche, die Geschwindigkeit des Körpers und der Flüssigkeit, die Viskosität und der Druck der Flüssigkeit aber auch die Pfostenweite der Oberflächenbeschichtung.
(American Institute of Physics (AIP), 07.02.2006 - NPO)
 
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