- Versuche zum Lotuseffekt -

Benetzung von Oberflächen

1)Wir gaben auf unterschiedliche Papiertypen mit der Pipette einen Wassertropfen. Wir maßen seinen Durchmesser und fanden mithilfe des Kontaktwinkels heraus, ob das Papier hydrophil oder hydropob ist.

Kontaktwinkel berechnen:

Beobachtungen:

Tonpapier: Durchmesser: 0,8 cm  Konaktwinkel: ca. 20 Grad, d.h. hydrophil

Laminierfolie: Durchmesser: 0,8 cm Kontaktwinkel: ca. 40 Grad, d.h. hydrophil

Fotopapier: Durchmesser: 0,8 cm Kontaktwinkel: ca. 30 Grad, d.h. hydrophil

Backpapier: Durchmesser: 0,8 cm Kontaktwinkel: ca. 50 Grad, d.h. hydrophil

--> Viele Papiertypen sind hydrophil

Wassertropfen auf Backpapier

2) Wir gaben einen Wassertropfen auf ein Pflanzenblatt, neigten das Blatt und betrachteten es anschließend unter dem Stereomikroskop.

Dann tauchten wir das Blatt in ein mit Wasser gefülltes Becherglas und wiederholten den Versuch nachdem wir einige Stellen zwischen Daumen und Zeigefinger gerieben haben. Nun betrachteten wir das Blatt beide Male unter dem Stereomikroskop

Beobachtungen:

Neigt man das Efeublatt, so laufen die Wassertropfen das Blatt hinunter. Dort, wo die Tropfen hinuntergelaufen sind, erkennt man unter dem Steromikroskop eine silberne Schicht. Dies nennt man Spiegeffekt.

Taucht man das Efeublatt unter Wasser ist die silberne Schicht überall zu sehen. An den Stellen an denen man das Blatt zwischen den Fingern gerieben hat, ist sie verschwunden.



Wassertropfen nach dem Neigen des Efeublattes





Efeublatt unter dem Stereomikroskop (silberne Schicht)



3) Wir bestäubten ein Pflanzenblatt mit Schmutz, gaben wieder einen Wassertropfen darauf und neigeten das Blatt.

Beobachtungen:

Neigt man das Blatt, so nimmt der Tropfen auf seiner Verlaufsbahn den Schmutz mit und hinterlässt eine saubere Spur. Der Schmutz sammelt sich mit dem Wasser am Rande des Blattes.

--> Das Efeu ist mehr hydrophob als hydrophil (Kontaktwinkel ca. 85 Grad)

Efeublatt mit gesammelten Schmutz(wasser) (rechts unten)

4) Wir besprühten ein Stück Holz mit Nano-Tool 2. Dann gaben wir einen Tropfen Wasser darauf und testeten die beschichtete Oberfläche auch auf Schmutz.

Beobachtungen:

Es bilden sich große Tropfen, die abperlen und sich verschieben lassen, ohne Wasser zu hinterlassen. Gibt man Schmutz darauf, so nimmt der Tropfen ihm mit und rollt mit ihm ab.

--> Durch das Nano-Tool 2 wird eine hydrophobe Schicht gebildet.

Wassertropfen auf hydrophoben Holz

Testen des hydrophoben Holz auf Schmutz

            

- Der Lotuseffekt -

Durch Zufall entedeckte der Botanikprofessor Wilhelm Barthlott Anfang der 70er Jahre, das es Pflanzen, wie z.B. die Lotuspflanze gibt, die niemals schmutzig sind.
Daraufhin untersuchte er diese genau und fand dabei heraus, dass sie nie nass wurde. Selbst wenn er das Pflanzenblatt komplett unter Wasser tauchte, war sie sofort trocken, sobald er sie wieder herausholte.


Er beschloss, die Blattoberfläche genauer zu untersuchen und fand heraus, dass diese rau und mit kleinen Noppen besetzt war. Dies verwunderte ihn, da er sich nicht erklären konnte, wie eine raue Oberfläche immer sauber sein kann. Denn eigentlich haftet Schmutz auf rauen Oberflächen viel besser als auf glatten.
Schließllich entdeckte er aber, dass die Noppen von einer dünnen Wachsschicht überzogen waren. Die Wachsschicht macht das Blatt hydrophob (=wasserabweisend).
Diese beiden Eigenschaften ermöglichen es Pflanzen sich selbst zu reinigen. Denn durch die Noppen berühren die Wassertropfen nur die wasserabweisenden Spitzen und nicht das ganze Blatt. Aufgrund der Oberflächenspannung nehmen die Wassertropfen eine kugelige Form an und rollen vom Blatt. Dabei wird das Blatt nicht nass. Der Schmutz, der ebenfalls nur die Spitze der Noppen berührt, bleibt am herunterrollenden Wassertropfen hängen, da ihm dieser eine größere Oberfläche bietet. So reinigt sich das Blatt selbst.


Es gibt schon erste Produkte, die den Lotuseffekt anwenden. So z.B. mit Teflon beschichtete Pfannen oder die Fassadenfarbe Lotusan.


Eine kurze Animation, wie der Wassertropfen von einem Blatt rollt und dabei Schmutz mitnimmt findet ihr unter:
http://de.wikipedia.org/wiki/Datei:LotuseffectAnimation.ogg

- Der Nanowürfel -

Das Auto der Zukunft: Ein Auto, das nur mit Hilfe von Brennstoffzellen betrieben wird.
Klingt eigentlich ganz gut. Man würde nicht nur die Umwelt schützen, da das einzige Abfallprodukt Wasser ist, nein man würde auch  die knappen Erdöl Ressourcen schonen.
Das Problem liegt woanders!!
Autos, die mit Brennstoffzellen betrieben werden, kommen nicht sehr weit. Sie müssen ständig aufgetankt werden da man nicht genügend  Wasserstoff im Tank speichern kann und sie einen hohen Verbrauch haben.

Nun entdeckten Forscher eine neue Möglichkeit: Den Nanowürfel
Den Nanowürfel kann man sich wie ein Gebilde mit sehr vielen offenen Poren und Kanälen vorstellen. Dies sorgt für eine maximale Oberflächenvergrößerung. So haben 2.5 Gramm des Nanowürfels eine Oberfläche, die etwa der Größe eines Fußballfeldes entspricht!
An dieser Oberfläche setzt sich ein dünner Film Wasserstoff ab, der die Brennstoffzelle dann betreibt. Durch diese drastische Oberflächenvergrößerung kann viel mehr Wasserstoff auf kleinstem Raum gespeichert werden. Denn auch der Nanowürfel hat eine Kantenlänge die nur wenigen Mikrometern entspricht.
Mit diesem Verfahren sollen mit Wasserstoff betriebene Autos künftig doppelt so weit fahren wie bisher.

Eine Dokumentation, in der es unter anderem um den Nanowürfel geht, findet ihr unter:
http://www.online-moviez.com/movie/110232-quarks-co-faszination-nanotechnologie

- Nanotechnologie -

Nanotechnologie, was ist das überhaupt??

Nano kommt aus dem griechischen und bedeutet Zwerg.
Nanotechnologie (oder auch Molekulartechnologie) umfasst die Untersuchung, die Herstellung und die Anwendung von Strukturen, die eine Größe zwischen 1nm und 100nm haben. Dabei lässt man sich oft von der Natur inspirieren, also aus dem Bereich der Biologie. Dies verbindet man mit der Technik (= Bionik)

Umrechnungsfaktor:
1nm = 0. 000 000 001 m (also ein Milliardstel Meter)

Nähere Infos zum Thema Nanotechnologie, ihre Anwendungen und auch ihre Risiken findet ihr unter:
http://www.spiegel.de/lexikon/54399422.html

- Über uns -

Hey,

Wir sind Nina und Svenja. Wir gehen aufs Goldberg Gymnasium und werden in den nächsten Wochen Versuche und Infos zur Nanotechnologie posten. Dabei wollen wir versuchen, Techniken und Forschungen, die in geraumer Zukunft eine wichtige Rolle spielen könnten, möglichst einfach und interessant darzustellen.

Also, klickt euch mal durch!
Über Anregungen und Kommentare würden wir uns sehr freuen.

Nina & Svenja