Von Wasserläufern lernen
Mit den kälteren Temperaturen kommt das Eis. Gefrorenen Oberflächen wird mit Streusalz und Chemikalien zu Leibe gerückt. So weit müsste es nicht mehr kommen: Ingenieure der Universität Harvard (USA) haben nanostrukturierte Materialien entwickelt, die Wassertropfen keine Chance lassen, anzufrieren.
Anwendungspotenzial hätte die Erfindung laut den Forschern unter anderem bei Autobahnen, Flugzeugflügeln und Stromleitungen und Autobahnen. Es handelt sich also um eine Anti-Eis-Technologie, die bei winterlichen Temperaturen eine klassische Enteisung mit Chemikalien, Heizsystemen oder Streusalz überflüssig machen könnte.
Ansätze, um Oberflächen zu enteisen, gibt es viele. „Wir wollten einen ganz anderen Weg gehen und Materialien finden, die das Entstehen von Eis durch Abstossen von Wassertropfen verhindern“, erklärt Joanna Aizenberg, Professorin für Materialwissenschaften in Harvard. Um eine Eisbildung zu verhindern, liessen sich die Forscher von der Natur inspirieren, etwa dem dem Prinzip, wie Wasserläufer dank vieler winziger Borsten ihre Füsse trocken halten. Nach diesem Vorbild sind nanostrukturierte Materialien entstanden, die Eis keine Chance geben. Sie funktionieren bei Temperaturen bis minus 30 Grad. Ist es noch kälter, entsteht zwar eine Eisschicht, sie haftet aber nur sehr schlecht. Der Aufwand, das Eis abzulösen, belaufe sich gerade einmal auf einem Zehntel dessen, der bei herkömmlichen Oberflächen nötig sei, so Aizenberg.
Grundlage für die Entwicklung boten genaue Studien, die aufzeigten, wie Eis auf kalten Oberflächen entsteht. Ein auftreffender Wassertropfen dehnt sich demnach aus und bildet die Basis für eine weitere Vereisung. Das Team hat dann Oberflächen mit verschieden grossen Borsten, Wabenmustern und anderen Nanostrukturen untersucht, um optimale Eis abweisende Eigenschaften zu erzielen. Die resultierenden Materialien sind „super-hydrophob“; das heisst, sie sind so stark wasserabweisend, dass ein Tropfen sich wieder in Kugelform zusammenzieht und von der Oberfläche fällt, bevor er überhaupt gefrieren kann. - Der Einsatz von umweltschädigenden Enteisungsmitteln oder Streusalz wäre somit laut Aizenberg in der Regel nicht mehr nötig. Die Forscher streben an, die Technologie kommerziell umzusetzen. Allerdings ist noch nicht klar, wie teuer eine Anti-Eis-Oberflächenstruktur sein dürfte. (mai/mgt)
