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Schule > Biologie > Grundlagen der Biologie > Bionik > Der Lotusblüteneffekt einfach erklärt

1. Erkläre die Begriffe hydrophob, hydrophil und superhydrophob

a) hydrophob: Hydrophob bedeutet wörtlich "wasserfeindlich". Die Kugelform eines Regentropfens ist auf dem Blatt einer Pflanze deutlich zu erkennen. Je größer die Kugelform, desto größer ist die wasserabstoßende Wirkung der aus Wachs bestehenden Kutikula, die oberste Zellschicht des Blattes schützt.

b) hydrophil: Hydrophil bedeutet wörtlich "wasserfreundlich". Das Wasser breitet sich auf der Blattoberfläche einer Pflanze aus, die Blattoberfläche ist wasseranziehend.

c) superhydrophob: Als superhydrophobe Oberflächen bezeichnet man Oberflächen mit einem Kontaktwinkel zwischen 150 und 180, dass heißt nur 2 bis 3% der Tropfenoberfläche ist mit der Oberfläche der Pflanze in Kontakt, diese besitzt also eine sehr geringe Benetzbarkeit.

> Ein Kontaktwinkel bildet sich aus dem Flüssigkeitstropfen auf der Oberfläche eines Feststoffes und dieser Oberfläche des Feststoffes.

2. Wovon ist die Benetzbarkeit der Blätter abhängig?

Die Benetzbarkeit ist abhängig von den Eigenschaften der Flüssigkeit die auf einen Feststoff tropft, wie zum Beispiel um welche Flüssigkeit es sich handelt und der Oberflächenbeschaffenheit (Oberflächenprofil) also um welches Material handelt es sich, ob die Oberfläche rau, stark oder weniger stark ist.
Auch die Oberflächenspannung der Flüssigkeit spielt eine Rolle, zum Beispiel ob es sich um eine saubere oder dreckige Flüssigkeit handelt oder ob sie rau ist.

3. Erläutere die Bedeutung der selbstreinigenden Eigenschaft der Lotusblätter für die Pflanze selbst!

Schmutz würde lebenswichtige Spaltöffungen der Blätter verstopfen und so die Aufnahme von Kohlenstoffdioxid für den Vorgang der Fotosynthese verhindern.
Ebenso die Blattoberfläche könnte von Partikeln chemisch geschädigt werden.
Bakterien und Pilzsporen, die das Pflanzengewebe schädigen könnten, könnten sich zudem vermehren, wenn sie genug Zeit haben.
Ohne den Lotusblüteneffekt werden der Lotus und andere Pflanzen nicht überleben.

4. Erkläre, dass selbst hydrophober Schmutz nicht auf dem Blatt haften bleibt!

Auf den Lotusblättern kann selbst hydrophober Schmutz, wie Partikel einfach mit Wasser abgespült werden. Der Grund dafür ist die Nanostrukturierung des Blattes. Durch diese sind die Kontaktflächen so klein, dass es kaum eine Rolle spielt, ob der Schmutz wasserabstoßend und fettanziehend (wie Rußteilchen) oder wasseranziehend und fettabstoßend (wie Lehm) ist.




5. Überlege dir, welche Produkte mit einer selbstreinigenden Oberfläche praktisch sind!

Erstmals wurde Mitte der 1990er Jahre der Lotusblüteneffekt auf biomechanische Produkte übertragen. Heut zu Tage kann man diesen Effekt auf praktisch jede Oberfläche übertragen, aber ob das immer einen Sinn ergibt?
Man kann den Lotuseffekt nicht nur auf Pflanzen, wie Weißkohl, Schilfrohr oder Kapuzinerkresse finden, sondern durch Nanoversiegelungen auch auf Felgen, Glas (Fensterscheiben), Textilien oder als Lackversiegelung. Auch mit Sprays wird der wasserabweisende Effekt versprochen, dieses kann aufgetragen werden auf Planen, Segel, Schuhe usw.
Besonders wertvolle Materialien oder Oberflächen können so vor dem Verschmutzen geschützt werden und die Reinigung wird erleichtert.

Sehr praktisch finde ich schmutzabweisende oder sich selbstreinigende Textilien an denen wie zum Beispiel Rotwein, der eigentlich Flecken verursacht, die nie wieder herausgehen einfach abperlt.

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