Forscher der Harvard-Universität, der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg und der Aalto-Universität haben eine superhydrophobe Oberfläche mit einem stabilen Plastron entwickelt, das monatelang unter Wasser halten kann. Das Plastron ist eine dünne Luftschicht, die Wasser abweist und Korrosion, bakterielles Wachstum und die Anhaftung von Meeresorganismen verhindert. Das Team verwendete eine einfache Herstellungstechnik und eine Titanlegierung, um die Oberfläche zu erzeugen. Verschiedene Parameter, darunter Rauheit und Kontaktwinkel, wurden identifiziert, um die Stabilität des Plastrons zu bewerten. Die Oberfläche blieb auch nach extremen Bedingungen aerophil und zeigte eine signifikante Reduktion des bakteriellen Wachstums und der Organismenadhäsion. Die Forscher glauben, dass die Oberfläche Potenzial in der Biomedizin und Unterwasserindustrie hat.
Einführung
In einer Zusammenarbeit zwischen Forschern der Harvard-Universität, der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg und der Aalto-Universität wurde eine superhydrophobe Oberfläche mit einem stabilen Plastron entwickelt, das monatelang unter Wasser bestehen kann. Dieser Durchbruch hat das Potenzial, verschiedene Industrien zu revolutionieren, indem er Korrosion, das Wachstum von Bakterien und die Anhaftung mariner Organismen verhindert.
Das Plastron verstehen
Das Plastron bezieht sich auf eine dünne Luftsicht, die Wasser abweist und verhindert, dass es direkten Kontakt mit der darunterliegenden Oberfläche hat. Dieses natürliche Phänomen hat das Interesse von Wissenschaftlern und Ingenieuren aufgrund seiner potenziellen Anwendungen geweckt, insbesondere in Umgebungen, in denen der Kontakt mit Wasser Schäden verursachen oder zu negativen Auswirkungen führen kann.
Eigenschaften eines stabilen Plastrons
Um die Stabilität des Plastrons zu bewerten, haben das Forschungsteam verschiedene Parameter wie die Oberflächenrauheit und den Kontaktwinkel identifiziert. Diese Eigenschaften bestimmen die Fähigkeit der Oberfläche, das Plastron auch unter extremen Bedingungen und über einen längeren Zeitraum zu erhalten.
Die Fertigungstechnik
Das Forschungsteam hat eine einfache Fertigungstechnik entwickelt, um die superhydrophobe Oberfläche mit einem stabilen Plastron herzustellen. Durch die Verwendung einer Titanlegierung konnten sie die gewünschten Eigenschaften und Funktionalitäten erreichen. Der Prozess beinhaltete die sorgfältige Manipulation der Oberflächeneigenschaften und die Bildung des Plastrons.
Vielversprechende Anwendungen
Die superhydrophobe Oberfläche mit einem stabilen Plastron bietet großes Potenzial für verschiedene Branchen, insbesondere für Unterwasserumgebungen. Einige der wichtigsten Anwendungen sind:
1. Biomedizin
Die nicht haftende Eigenschaft der Oberfläche kann in der Biomedizin sehr nützlich sein. Sie kann das Bakterienwachstum auf medizinischen Geräten oder Implantaten verhindern und so das Infektions- und Komplikationsrisiko verringern. Darüber hinaus eignet sich die Oberfläche aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit für den Einsatz in medizinischen Geräten, die mit Körperflüssigkeiten in Kontakt kommen.
2. Meeresindustrie
In der Meeresindustrie kann die superhydrophobe Oberfläche verwendet werden, um die Anhaftung mariner Organismen an Unterwasserstrukturen wie Schiffsrümpfen und Offshore-Plattformen zu verhindern. Dies kann die Kraftstoffeffizienz verbessern, die Wartungskosten senken und die Umweltauswirkungen von Antifouling-Beschichtungen minimieren.
3. Unterwasser-Sensoren und Robotik
Das stabile Plastron kann die Leistung und Lebensdauer von Unterwasser-Sensoren und Robotik verbessern, indem es Wasserschäden oder Interferenzen verhindert. Es ermöglicht eine verbesserte Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Effizienz bei Unterwasser-Sensoren und Erkundungsaktivitäten.
Schlussfolgerung
Die Entwicklung einer superhydrophoben Oberfläche mit einem stabilen Plastron hat neue Möglichkeiten in Unterwasseranwendungen eröffnet. Die Fähigkeit der Oberfläche, Wasser abzuweisen, Korrosion zu verhindern, das Wachstum von Bakterien zu hemmen und die Anhaftung mariner Organismen zu widerstehen, macht sie für eine Vielzahl von Branchen äußerst vielversprechend. Weitere Forschung und praktische Umsetzung dieser Technologie werden ihr volles Potenzial zeigen und verschiedene Sektoren weltweit davon profitieren lassen.
