Lótuszhatás - biológia
Mikor Lotus effektus, szintén Lotus effektus, a felület rossz nedvesíthetőségének leírására használt kifejezés, amint az a lótusz növénynél megfigyelhető. A víz cseppekben lefolyik, és az összes szennyeződést magával viszi a felszínre. Ennek oka a felület bonyolult mikroszkopikus és nanoszkópikus felépítése, amely minimalizálja a szennyező részecskék tapadását.
A víztaszító mikro-nanostrukturált felületek öntisztító képességét az 1970-es években fedezték fel, és az 1990-es évek közepe óta átvették a biomimetikai-technikai termékekbe. Ezeket a Lotus-Effekt márkanév jelöli.
Működési elv
Nagy felületi feszültségük miatt a vízcseppek hajlamosak minimalizálni felületüket, ezért megpróbálnak gömb alakot elérni. Ha egy másik felülettel érintkezik, tapadó erők (a felületen tapadó erők) hatnak, így ugyanaz történik. A felület jellegétől és a folyadék felületi feszültségétől függően teljes (terjedő) vagy hiányos nedvesedés léphet fel.
Az öntisztulás oka a felület hidrofób (víztaszító) kettős szerkezetében rejlik. Ez annyira csökkenti az érintkezési területet és ezáltal a felület és a rajta fekvő részecskék és vízcseppek közötti tapadási erőt, hogy öntisztulás következzen be. Ez a kettős szerkezet egy jellegzetes formájú hámrétegből képződik, amelynek legkülső rétegét kutikulának hívják, és viaszolódik rajta. A lótusz növény hámrétege körülbelül 10-20 mikrométer magas és egymástól 10-15 mikrométeres papillákat képez, amelyeken az ún. epikutikuláris viaszok támogatottak. Ezek a lerakódott viaszok hidrofóbak és a kettős szerkezet második részét alkotják. Ez azt jelenti, hogy a víznek már nincs lehetősége a levélfelület közötti terekbe kerülni, aminek következtében a víz és a felület közötti érintkezési terület drasztikusan csökken.
A lótuszhatás biológiai jelentősége a növény számára a mikroorganizmusok, kórokozók vagy csírák, például a gombaspórák, vagy az algákkal történő növekedés elleni védekezésben rejlik. Ez hasonló módon vonatkozik az olyan állatokra is, mint a pillangók, szitakötők és más rovarok: nem érhetik el testük minden részét lábbal, hogy megtisztítsák őket, és annál előnyösebb, ha a nedvesség és a szennyeződés egymástól függetlenül gurul le. Az öntisztulás másik pozitív hatása a szennyeződés megelőzése, amely csökkentheti a fény előfordulását, ezáltal a fotoszintézist és a közeli sztómákat.
Műszaki alkalmazások
Az öntisztuló felületek növekvő műszaki és gazdasági jelentőséggel bírnak. Ez az áhított tulajdonság a szuperhidrofób mikro- és nanostrukturált felületeken keresztül pusztán fizikai-kémiai jelenség, és biomimetikailag átvihető a műszaki felületekre. Jelenleg mintegy 600 000 épület van felszerelve Lotus felületekkel csak ezzel a termékkel.
A víztaszító nanostrukturált felületek öntisztító képességét az 1970-es években fedezte fel Wilhelm Barthlott. Az öntisztító hatás megvalósításának technikai oktatásával kapcsolatban Barthlott nemzetközi szabadalmi oltalmat kért. Ezenkívül azokat a termékeket, amelyek a Barthlott által az öntisztító hatás megvalósításához kifejlesztett technikai tanításokig nyúlnak vissza, a "Lotus-Effect" és a "Lotus-Effect" márkák nemzetközi szinten átfogóan védik. A kizárólagos márka tulajdonosa a stühlingeni Sto AG, a "Lotusan" homlokzati festékek gyártója [2], amelyet a Sto AG 1999-ben dobott piacra első kereskedelmi termékként a Barthlott tanításának megvalósításában.
További alkalmazási területek a Ferro GmbH lótusznövényének elvén alapuló öntisztító szemüvegek, amelyeket például a német szövetségi autópályák autópályadíj-kameráinál használnak. A Degussa AG kifejlesztette a műanyagok és a spray-k prototípusait.
A reklámban az úgynevezett „könnyen tisztítható” felületeket néha szándékosan összekeverik a lótusz elve alapján öntisztuló felületekkel.
A svájci HeiQ Materials AG és a Schoeller Textil AG "Barrier by HeiQ" és "NanoSphere" márkanevekkel kifejlesztették a szennyeződést gátló textíliákat. 2005 októberében a Hohenstein Kutatóintézet tesztjei azt mutatták, hogy a NanoSphere termékcsalád ruhái egyszerűen leereszkednek, még többszöri mosás, paradicsommártások, kávé és vörösbor után is. [3] Van egy másik lehetőség az öntisztító napellenzők, ponyvák és vitorlák számára, amelyek egyébként gyorsan piszkosak és nehezen tisztíthatók.
A szuperhidrofób felületek lehetővé teszik a nem nedvesedő fürdőruhák és a jobban csúszó hajótestek kifejlesztését. A fürdőruhákat már használták a nemzetközi versenyeken, és 2010-től ismét tiltották őket, mert jelentősen javították az úszók idejét. [4]