Oberflächentechnik

Lotoseffekt durch Struktur auf Aluminium: Nix hält mehr!

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Der Tropfen auf der wasserabweisenden Oberfläche bleibt rund (links), auf der unbehandelten Oberfläche läuft er breit aus (rechts) (Bild: Tobias Ritz)
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Ein Nachwuchsforscher entwickelt eine vollkommen wasser- und eisabweisende Oberfläche. Dafür strukturierte er eine Aluminiumplatte so mit einem Laser, dass der Lotoseffekt eintritt und Wassertropfen wie wasserähnliche Flüssigkeiten darauf nicht mehr halten.

Seit zwei Jahren forscht Stephan Milles von der TU Dresden an einer Oberflächenstruktur, auf der kein Tropfen mehr hält und die eine Vereisung stark verzögert. Für seine Arbeiten hat er sich von vorn herein für Aluminium entschieden, weil es ein sehr industrienaher Werkstoff ist: „Wenn ein Flugzeug durch Wolken fliegt, hilft es schon, wenn die Vereisung von Tragflächen, Triebwerken und Sensorelementen um ein paar Sekunden verlangsamt wird.“ Auch Messgeräte bestehen aus Aluminium und reagieren sensibel auf Eis. Die Entwicklung des 28-Jährigen ist daher eine echte Alternative zu bisherigen Verbundwerkstoffen oder der Beschichtung von Oberflächen und bietet neue industrielle Möglichkeiten. Für die Strukturierung von Materialien sind nun keine zusätzlichen Chemikalien oder Reinraumbedingungen mehr notwendig.

Struktur bringt Lotoseffekt und weist Eis ab

Aber: „Nicht alle wasserabweisenden Oberflächen sind gleichzeitig eisabweisend. Meine Struktur kann beides“, freut sich Milles. Um diesen Effekt zu erzielen, hat der Maschinenbauer eine komplexe Struktur mit einem bestimmten laserbasierten Verfahren aufgebracht – als Erster.

Dabei hat er sich von der Natur inspirieren lassen. Der selbstreinigende Lotoseffekt, den man auch vom Schmetterlingsflügel kennt, basiert auf einer mikro- und nanostrukturierten Oberfläche. „Die große Herausforderung war, zunächst eine Struktur zu finden, die zehnmal kleiner ist als ein menschliches Haar, und diese dann noch filigraner zu gravieren“, so Stephan Milles.

Lotoseffekt in kurzer Zeit

Im Moment arbeitet Milles daran, Aluminiumplatten großflächig und wirtschaftlich bearbeiten zu können. Aus diesem Grund hat er sich von vorn herein hauptsächlich für das Laserinterferenzverfahren entschieden: „Nur das Laserinterferenzverfahren kann unterschiedliche Oberflächen in kürzester Zeit filigran strukturieren. Erst wenn ein Quadratmeter Aluminium in wenigen Minuten lasergraviert werden kann, wird das Verfahren spannend für die Industrie.“

Im Juni wurde Milles auf der internationalen Konferenz „International Conference on Nature Inspired Surface Engineering“ in New Jersey, USA für seine Forschungsarbeit ausgezeichnet.

Kontakt:
Technische Universität Dresden
01062 Dresden
www.tu-dresden.de

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