Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bionische Beschichtung soll Schiffen helfen, Sprit zu sparen

04.05.2010
Eine unscheinbare Pflanze könnte bald Karriere als Klimaretter machen: Die Oberflächenhaare des Schwimmfarns sollen Schiffen zu einem zehn Prozent geringeren Kraftstoffverbrauch verhelfen.

Die Pflanze hat die seltene Gabe, sich unter Wasser in ein hauchdünnes Kleid aus Luft zu hüllen und dieses monatelang festzuhalten. Forscher der Universitäten Bonn, Karlsruhe und Rostock haben nun aufgeklärt, wie der Farn das macht. Ihre Ergebnisse lassen sich vielleicht zur Konstruktion neuartiger reibungsarmer Schiffsrümpfe nutzen. Die Forscher stellen ihre Studie in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift „Advanced Materials“ vor (doi: 10.1002/adma.200904411).

Der Schwimmfarn Salvinia molesta ist extrem wasserscheu: Taucht man ihn unter und zieht ihn danach wieder heraus, perlt die Flüssigkeit sofort von ihm ab. Danach ist er wieder komplett trocken. Oder richtiger: Er war nie wirklich nass. Denn unter Wasser hüllt sich der Farn in ein hauchdünnes Kleid aus Luft. Diese Schicht verhindert, dass die Pflanze mit Flüssigkeit in Kontakt kommt. Und das selbst bei einem wochenlangen Tauchgang.

Materialforscher nennen dieses Verhalten „superhydrophob“. Diese Eigenschaft ist für viele Anwendungen von Interesse – etwa für schnell trocknende Bademode oder eben Sprit sparende Schiffe. Es ist inzwischen möglich, superhydrophobe Oberflächen nach dem Vorbild der Natur zu konstruieren. Diese „Nachbauten“ haben aber einen Nachteil: Die Luftschicht, die sich auf ihnen bildet, ist zu instabil. In bewegtem Wasser verschwindet sie spätestens nach einigen Stunden.

Die Forscher aus Bonn, Rostock und Karlsruhe haben nun enträtselt, mit welchem Trick der Schwimmfarn sein luftiges Kleidchen festhält. Schon seit einigen Jahren ist bekannt, dass auf der Oberfläche seiner Blätter winzigkleine schneebesenartige Härchen sitzen. Diese sind hydrophob: Sie halten das Wasser in der Umgebung auf Distanz.

Wasser wird „festgetackert“

Das ist aber nur eine Seite der Medaille: „Wir haben zeigen können, dass die äußersten Spitzen dieser Schneebesen hydrophil sind, also wasserliebend“, erklärt Professor Dr. Wilhelm Barthlott von der Uni Bonn. „Sie tauchen in die umgebende Flüssigkeit ein und ‚tackern’ das Wasser gewissermaßen in regelmäßigen Abständen auf der Pflanze fest. Die darunter sitzende Luftschicht kann daher nicht so leicht entweichen.“

Barthlott leitet in Bonn das Nees-Institut für Biodiversität der Pflanzen. Dort nahmen die Untersuchungen ihren Anfang, die heute zusammen mit dem Lehrstuhl für Strömungsmechanik der Universität Rostock und dem Institut für Angewandte Physik der Universität Karlsruhe weitergeführt werden. „Nach Aufklärung der Selbstreinigung durch das Lotus-Blatt vor zwanzig Jahren ist die Entdeckung des Salvinia-Effektes eine der wichtigsten neuen Erkenntnisse in der Bionik“, sagt Professor Dr. Thomas Schimmel von der Universität Karlsruhe.

Weltweite Kraftstoffersparnis: ein Prozent

Und zwar eine mit gewaltigem technischen Potenzial: Bislang geht bei Containerschiffen mehr als die Hälfte der Antriebsenergie durch Reibung des Wassers am Rumpf verloren. Mit einer Luftschicht ließe sich dieser Verlust nach Schätzung der Forscher um zehn Prozent reduzieren. Da Schiffe riesige Spritschlucker sind, wäre der Gesamteffekt enorm. „Man könnte so wahrscheinlich ein Prozent des weltweiten Gesamtverbrauchs an Treibstoff einsparen“, prognostiziert Professor Barthlott. „Oberflächen nach dem Vorbild des Schwimmfarns könnten den Schiffsbau revolutionieren“, meint auch Professor Dr. Alfred Leder von der Universität Rostock.

Lotus und der Schwimmfarn Salvinia sind nur zwei von vielleicht zwanzig Millionen Arten, die unseren Erdball bevölkern. Sie alle haben ihre Geheimnisse, an deren Entschleierung man in Bonn, Rostock und Karlsruhe arbeitet.

Kontakt:
Professor Dr. Wilhelm Barthlott
Nees-Institut für Biodiversität der Pflanzen, Universität Bonn
Telefon: 0228/73-1919
E-Mail: lotus@uni-bonn.de
Professor Dr. Thomas Schimmel
Institut für Angewandte Physik, KIT Karlsruhe
Telefon: 0721/608-3570
E-Mail: thomas.schimmel@physik.uni-karlsruhe.de
Professor Dr. Alfred Leder
Lehrstuhl für Strömungsmechanik, Universität Rostock
Telefon: 0381/498-9316
E-Mail: alfred.leder@uni-rostock.de

Frank Luerweg | presseportal
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Neue Beschichtung bei Industrieanlagen soll Emissionen senken
12.12.2017 | Technische Universität Kaiserslautern

nachricht Realer Versuch statt virtuellem Experiment: Erfolgreiche Prüfung von Nanodrähten
07.12.2017 | Helmholtz-Zentrum Geesthacht - Zentrum für Material- und Küstenforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Im Focus: Scientists channel graphene to understand filtration and ion transport into cells

Tiny pores at a cell's entryway act as miniature bouncers, letting in some electrically charged atoms--ions--but blocking others. Operating as exquisitely sensitive filters, these "ion channels" play a critical role in biological functions such as muscle contraction and the firing of brain cells.

To rapidly transport the right ions through the cell membrane, the tiny channels rely on a complex interplay between the ions and surrounding molecules,...

Im Focus: Stabile Quantenbits

Physiker aus Konstanz, Princeton und Maryland schaffen ein stabiles Quantengatter als Grundelement für den Quantencomputer

Meilenstein auf dem Weg zum Quantencomputer: Wissenschaftler der Universität Konstanz, der Princeton University sowie der University of Maryland entwickeln ein...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

Hohe Heilungschancen bei Lymphomen im Kindesalter

07.12.2017 | Veranstaltungen

Der Roboter im Pflegeheim – bald Wirklichkeit?

05.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mit Quantenmechanik zu neuen Solarzellen: Forschungspreis für Bayreuther Physikerin

12.12.2017 | Förderungen Preise

Stottern: Stoppsignale im Gehirn verhindern flüssiges Sprechen

12.12.2017 | Biowissenschaften Chemie

E-Mobilität: Neues Hybridspeicherkonzept soll Reichweite und Leistung erhöhen

12.12.2017 | Energie und Elektrotechnik