Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sauber durch die Sonne

02.07.2012
Ein bisschen Sonnenlicht – und Oberflächen reinigen sich von selbst. Was sich anhört wie Zauberei, erledigen Titandioxidmoleküle, die in die Flächen eingebaut sind: Aktiviert von UV-Licht setzen sie eine Reaktion in Gang, die Bakterien, Algen und Pilze zersetzt und beispielsweise die Armlehnen von Gartenstühlen sauber hält.

Der Sommer steht vor der Tür, also heißt es, Gartenstühle und -tische wieder auf Vordermann zu bringen. Standen diese jedoch eine längere Zeit im Schatten, sind sie oft von einem schmierigen Film aus Algen, Moosen, Bakterien und Pilzen überzogen, den man nur schwer oder gar nicht entfernen kann.


Die mit Titandioxidmolekülen ausgestattete Oberfläche (unten) unterscheidet sich deutlich von der nicht ausgerüsteten Probe (oben). © Fraunhofer IGB

Titandioxidmoleküle, die in den Kunststoff des Stuhls eingeschleust werden, sollen nun gemeinsam mit ein wenig Sonnenlicht Abhilfe schaffen: »Aktiviert« durch das UV-Licht in der Sonnenstrahlung setzen die Titandioxidmoleküle quasi als Katalysator einen elektrochemischen Prozess in Gang, der freie Radikale erzeugt. Diese und weitere aktive Moleküle wiederum machen Bakterien, Pilzen und Co den Garaus. Sie zerstören zunächst die Zellwand und dringen anschließend ins Zytoplasma – die Grundsubstanz der Zelle – ein, wo sie die DNA der Bakterien schädigen. Der Effekt: Schmutz aus organischen Substanzen bleibt nicht an der Oberfläche haften, sondern wird zersetzt.

Doch wie gut funktionieren diese photokatalytischen Schichten? Welche organischen Bestandteile zersetzen sie, bei welchen bleiben sie machtlos? Dies haben Forscher des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart untersucht. »Wir haben beispielsweise photokatalytisch ausgerüstete Armlehnen von Gartenstühlen im Freien getestet und sie mit solchen aus herkömmlichem Kunststoff verglichen«, sagt Dr. Iris Trick, Gruppenleiterin am IGB. Dazu haben die Wissenschaftlerin und ihr Team die beschichteten und unbeschichteten Armlehnen mit einer Mixtur aus verschiedenen Bakterien, Moosen, Algen und Pilzen besprüht und sie zwei Jahre lang dem Wetter ausgesetzt.

Das Ergebnis: Während sich die schmutzige Schicht auf den normalen Armlehnen kaum entfernen ließ, waren die Exemplare aus photokatalytischen Kunststoffen auch nach zwei Jahren noch weitestgehend weiß und sauber. Zusätzlich untersuchten die Forscher ihre Spezial-Schichten – sei es von Armlehnen oder anderen Oberflächen – auch im Labor auf ihre Funktion: Dazu brachten die Experten bis zu 30 verschiedene Pilz-, Bakterien- und Algenkulturen auf beschichtete und unbeschichtete Flächen auf und verglichen, wie sich diese Kulturen entwickeln. Zudem analysierten sie die Abbauprodukte, die bei der elektrochemischen Reaktion auf den selbstreinigenden Oberflächen entstehen.

Selbstreinigende Häuserwände und Displays
Die Möglichkeiten der Titandioxidmoleküle sind mit den Armlehnen jedoch keinesfalls ausgeschöpft: Beispielsweise arbeiten Forscher des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart an Fassadenfarben für Häuser, die Titandioxid-Partikel enthalten. Kommt Schmutz an die Wand, wird er durch die Photokatalyse abgebaut – der Anstrich bleibt weitgehend sauber. Auch für Glasoberflächen haben Wissenschaftler eine solche selbstreinigende Schicht entwickelt: »Bringt man auf eine Glasoberfläche wie die eines Smartphones eine dünne Schicht aus Titandioxid auf und beleuchtet sie, verschwinden die Hautfette und Fingerabdrücke auf dem Display nach einiger Zeit von selber«, sagt Dr. Michael Vergöhl, Abteilungsleiter am Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST in Braunschweig und Leiter der Fraunhofer-Allianz Photokatalyse. Nötig ist lediglich eine Stunde Sonnenlicht.

Bei bisherigen photokatalytischen Oberflächen hätte man das Smartphone drei Tage lang in die Sonne legen müssen. In einem nächsten Schritt müssen neue Materialien entwickelt werden, die auch unter künstlicher Beleuchtung aktiv werden. Um ihr Know-how zu bündeln, haben sich zehn Fraunhofer-Institute zur Allianz Photokatalyse zusammengeschlossen. Sie deckt den gesamten Bereich der photokatalytischen Oberflächenentwicklung ab und vereint damit eine große Kompetenz.

Dr. Michael Vergöhl | Fraunhofer Forschung Kompakt
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2012/juli/sauber-durch-die-sonne.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Emulsionen masschneidern
15.11.2018 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Automatisierte Klebfilmablage und Stringerintegration für den Flugzeugbau
14.11.2018 | Fraunhofer IFAM

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Eine kalte Supererde in unserer Nachbarschaft

Der sechs Lichtjahre entfernte Barnards Stern beherbergt einen Exoplaneten

Einer internationalen Gruppe von Astronomen unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg ist es gelungen, beim nur sechs Lichtjahre...

Im Focus: Mit Gold Krankheiten aufspüren

Röntgenfluoreszenz könnte neue Diagnosemöglichkeiten in der Medizin eröffnen

Ein Präzisions-Röntgenverfahren soll Krebs früher erkennen sowie die Entwicklung und Kontrolle von Medikamenten verbessern können. Wie ein Forschungsteam unter...

Im Focus: Ein Chip mit echten Blutgefäßen

An der TU Wien wurden Bio-Chips entwickelt, in denen man Gewebe herstellen und untersuchen kann. Die Stoffzufuhr lässt sich dabei sehr präzise dosieren.

Menschliche Zellen in der Petrischale zu vermehren, ist heute keine große Herausforderung mehr. Künstliches Gewebe herzustellen, durchzogen von feinen...

Im Focus: A Chip with Blood Vessels

Biochips have been developed at TU Wien (Vienna), on which tissue can be produced and examined. This allows supplying the tissue with different substances in a very controlled way.

Cultivating human cells in the Petri dish is not a big challenge today. Producing artificial tissue, however, permeated by fine blood vessels, is a much more...

Im Focus: Optimierung von Legierungswerkstoffen: Diffusionsvorgänge in Nanoteilchen entschlüsselt

Ein Forschungsteam der TU Graz entdeckt atomar ablaufende Prozesse, die neue Ansätze zur Verbesserung von Materialeigenschaften liefern.

Aluminiumlegierungen verfügen über einzigartige Materialeigenschaften und sind unverzichtbare Werkstoffe im Flugzeugbau sowie in der Weltraumtechnik.

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Können Roboter im Alter Spaß machen?

14.11.2018 | Veranstaltungen

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungen

Wer rechnet schneller? Algorithmen und ihre gesellschaftliche Überwachung

12.11.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Emulsionen masschneidern

15.11.2018 | Materialwissenschaften

LTE-V2X-Direktkommunikation für mehr Verkehrssicherheit

15.11.2018 | Informationstechnologie

Daten „fühlen“ mit haptischen Displays

15.11.2018 | Energie und Elektrotechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics