Materialwissenschaft: Neuartige Oberfläche soll Haltbarkeit unter Wasser erhöhen

Materialien sind unter Wasser starkem Stress ausgesetzt. Holz wird morsch und verrottet, Metall rostet, selbst die menschliche Haut wird faltig. Dies stellt die Materialwissenschaft vor Herausforderungen, wenn es darum geht, Strukturen unter Wasser zu bauen. Eine neue Beschichtung soll die Haltbarkeit verschiedener Materialien unter Wasser erhöhen.

Forscher schauten sich einen Trick von Insekten ab

Die Beschichtung setzt auf die gleiche Strategie wie Insekten, die auf Wasser laufen können. Diese haben an ihren Beinen winzige Vorsprünge und erschaffen so eine raue Oberfläche, die so winzige Lücken hat, dass sie wie ein natürlicher Schutz wirkt. Diese Tatsache machte sich nun ein Forscherteam zunutze, und stellte eine Oberflächenbeschichtung her, die wie eine Schutzschicht gegenüber dem Wasser wirkt.

Mit einer Kombination aus rauer Oberfläche und chemischen Vorgängen entsteht eine Schicht aus schützendem Wasserdampf in den Lücken der Schutzschicht entsteht. Mit Hilfe dieser Gastaschen wird das Wasser sozusagen abgewiesen, das darunter liegende Material bleibt trocken.

*“When we looked at the rough surfaces under the microscope, we could see clearly the vacant gaps – where the protective water vapor is. When the valleys are less than one micron wide, pockets of water vapor or gas accumulate in them by underwater evaporation or effervescence, just like a drop of water evaporates without having to boil it. These gas pockets deflect water, keeping the surface dry”, so Neelesh A. Patankar von der McCormick School of Engineering and Applied Science in einem Statement.

Praktische Anwendungsmöglichkeiten sind enorm

Ein menschliches Haar erreicht in etwa eine Dicke von 100 Mikrometer. Die Gastaschen auf der Schicht sind mit einem Durchmesser von einem Mikrometer also extrem klein.

Das Team testete die Schutzschicht bereits mit mehreren Materialien, die bis zu 4 Monate unter Wasser versenkt wurden und dabei trocken blieben. Unter anderem wurde mit Zink, Silizium und einem Polymer namens HFS getestet.

Die Schutzschicht könnte in der praktischen Anwendung zu erheblichen finanziellen Ersparnissen führen, indem die Lebensspanne von Booten, Brücken, Taucherausrüstung und Baustrukturen unter Wasser verlängern könnte. Möglicherweise könnten so auch Wasserleitungen haltbarer gemacht werden.