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Verformender Anstrich hält Schiffe sauber

04.02.2013
Methode kann Seepocken und Bakterien abschütteln

Ähnlich, wie Pferde durch Zucken mit der Haut Fliegen verscheuchen, sollen in Zukunft auch Schiffe unerwünschte Passagiere wie Seepocken und Bakterien loswerden. Möglich macht das ein Material, das Forscher der Duke University entwickelt haben und das einfach als Anstrich auf die Hülle aufgetragen werden kann. Das Elastomer verformt sich unter bestimmten Bedingungen auf mikroskopischer Ebene, wodurch sogenannte Biofilme, aus Bakterien und anderen Mikroorganismen bestehende Schichten, einfach abgleiten.


Abgleitender Biofilm: Konzept-Illustration
Foto: P. Shivapooja und Q. Wang

Das ist wünschenswert, da an der Hülle angelagerte Meeresbewohner den Strömungswiderstand von Schiffen im Wasser und somit letztlich den Energieverbrauch steigern. Im Vergleich zu derzeitigen bakterioziden Lacken hat die Neuentwicklung den Vorteil, dass sie keine Umweltgifte an die Umgebung abgibt. Zudem gehen die Forscher davon aus, dass ähnliche Materialien auch für andere Bereiche interessant sind, wo Bakterienschichten ein Problem darstellen, beispielsweise die Oberfläche künstlicher Gelenke oder wasseraufbereitender Membranen.

Knittern nach Härchen-Vorbild

Funktionelles Vorbild für die Neuentwicklung sind sogenannte Flimmerhärchen, die beispielsweise Fremdkörper aus den Atemwegen befördern und von Weichtieren und Korallen genutzt werden, um ihre Oberfläche sauber zu halten. Wirklich diese feinen Härchen nachzubilden, ist bislang nicht gelungen, doch hat das Team darauf gesetzt, dass eine selbstverformende Oberfläche letztlich die gleiche Wirkung haben dürfte.

"Wir haben ein Material entwickelt, das als Reaktion auf einen Stimulus wie Dehnung, Druck oder Elektrizität 'knittert' oder seine Oberfläche verändert", so der Duke-Ingenieur Xuanhe Zhao. Durch eben diese Verformung lösen sich Biofilme und auch größere Organismen, so die Forscher. Sie haben den online in der Fachzeitschrift Advanced Materials vorgestellten Ansatz im Labor getestet, sowohl mit simuliertem Meerwasser als auch mit Seepocken und geben sich zuversichtlich was das Anwendungspotenzial betrifft.

Kleine Bewegung, große Wirkung

Hintergrund der Entwicklung ist, dass Biofilme und Bewuchs mit größeren Lebewesen wie Seepocken und Muscheln Schiffe merklich bremsen können. Daher kommen schon jetzt biozide Schutzlacke zum Einsatz, die aber einen großen Nachteil haben. Sie geben oft Giftstoffe an die Umwelt ab, die sich dort anreichern und so Fische, andere Meeresbewohner und damit letztlich das ganze Ökosystem schädigen können.

Daher arbeiten Forscher rund um die Welt an neuen Ansätzen. Das Fraunhofer Institut für Werkstoffmechanik IWM beispielsweise hat ebenfalls einen neuen Spezialanstrich entwickelt (pressetext berichtete: http://pressetext.com/news/20121204004 ).

Das Funktionsprinzip ist dabei ein völlig anderes, denn die IWM-Entwicklung beeinflusst das Meerwasser direkt am Schiffsrumpf, statt die Oberfläche selbst zu verformen.

Thomas Pichler | pressetext.redaktion
Weitere Informationen:
http://www.duke.edu

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