Wundermaterial für Industrie 26.01.2015, 06:55 Uhr

Laserbeschuss macht Metall wasserabweisend

Ein ultrakurzer Laserimpuls reicht aus, um eine Metalloberfläche wasserabweisend zu machen. Das haben US-Forscher der University of Rochester bewiesen – mit finanzieller Unterstützung der Bill und Melinda Gates Stiftung. Für das Wundermaterial gibt es ein Füllhorn denkbarer Anwendungen.

Mit Laserimpulsen haben Forscher Metalle super-wasserabweisend, selbstreinigend und lichtabsorbierend gemacht. Nun wollen sie untersuchen, ob sich auch andere Materialien wie Glas derart behandeln lassen.

Mit Laserimpulsen haben Forscher Metalle super-wasserabweisend, selbstreinigend und lichtabsorbierend gemacht. Nun wollen sie untersuchen, ob sich auch andere Materialien wie Glas derart behandeln lassen.

Foto: University of Rochester/Adam Fenster

Eine Hand lässt einen Wassertropfen von einer Pipette fallen. Der Tropfen fällt herab, breitet sich auf der Metallplatte zu einem Oval aus. Plötzlich zieht er sich wieder zusammen, hüpft in die Luft und fällt nach unten. Professor Chunlei Guo von der Universität of Rochester hat gemeinsam mit Kollegen ein extrem wasserabweisendes, ein superhydrophobes Metall geschaffen. „Das Material ist so hydrophob, dass das Wasser geradezu abprallt“, erklärt Guo. „Der Tropfen landet dann wieder auf der Oberfläche, prallt wieder ab und rollt dann einfach weg.“

Es ist nicht etwa eine neue Wunderschicht, die Guo erfunden hat. Guo hat mit Laserbeschuss die Oberfläche des Metalls selbst verändert. Die Forscher haben die Oberfläche von Titan, Platin und Messing mit starken Laserpulsen traktiert. Diese Laserblitze sind extrem kurz, nur Femtosekunden lang, aber äußerst energiereich. Das Laserlicht, welches sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet, legt innerhalb einer solchen Femtosekunde nur eine Strecke von 0,3 Mikrometern zurück – das ist hundertmal weniger als der Durchmesser eines menschlichen Haares.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
RHEINMETALL AG-Firmenlogo
Verstärkung für unsere technischen Projekte im Bereich Engineering und IT (m/w/d) RHEINMETALL AG
deutschlandweit Zum Job 
EKS Montage GmbH-Firmenlogo
Bauleiter Bautechnik - Stationen SuedOstLink (m/w/d) EKS Montage GmbH
deutschlandweit Zum Job 
EKS Montage GmbH-Firmenlogo
Bauleiter E-Technik - Stationen SuedOstLink (m/w/d) EKS Montage GmbH
deutschlandweit Zum Job 
EKS Montage GmbH-Firmenlogo
Sicherheits- und Gesundheitsschutzkoordinator (m/w/d) EKS Montage GmbH
deutschlandweit Zum Job 
Corventis GmbH-Firmenlogo
Applikationsingenieur (m/w/d) Corventis GmbH
Großraum Ravensburg Zum Job 
ENERCON GmbH-Firmenlogo
Entwicklungs- und Versuchsingenieur (m/w/d) Akustik ENERCON GmbH
Aurich bei Emden Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Fachingenieur (w/m/d) Konstruktiver Ingenieurbau, Bauwerkserhaltung Die Autobahn GmbH des Bundes
Iventa-Firmenlogo
Wind Engineer (m/f/d) Iventa
Hamburg, Köln, Wien (Österreich) Zum Job 
HARTING IT Services GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Praktikum / Abschlussarbeit - IT Product Lifecycle Management HARTING IT Services GmbH & Co. KG
Espelkamp Zum Job 
HARTING Electric Stiftung & Co. KG-Firmenlogo
Produktmanager Industriesteckverbinder (m/w/d) HARTING Electric Stiftung & Co. KG
Espelkamp Zum Job 
HARTING Electric Stiftung & Co. KG-Firmenlogo
Prozessexperte SAP APO ePP/DS (m/w/d) HARTING Electric Stiftung & Co. KG
Espelkamp Zum Job 
Firmengruppe Max Bögl-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/d) für Magnetschwebebahnsystem Firmengruppe Max Bögl
Sengenthal Zum Job 
HARTING IT Services GmbH & Co. KG-Firmenlogo
SAP Inhouse Consultant PP/APO ePPDS HARTING IT Services GmbH & Co. KG
Espelkamp, Berlin Zum Job 
HARTING IT Services GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Praktikum / Abschlussarbeit im Bereich DevOps HARTING IT Services GmbH & Co. KG
Berlin, remote Zum Job 
Max Bögl Bauservice GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Bauingenieur / Bautechniker als Bauleiter (m/w/d) für Hochbauprojekte Max Bögl Bauservice GmbH & Co. KG
Liebenau bei Nienburg / Weser Zum Job 
HARTING IT Services GmbH & Co. KG-Firmenlogo
SAP Inhouse Consultant PP/APO ePPDS HARTING IT Services GmbH & Co. KG
Espelkamp Zum Job 
Max Bögl Bauservice GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Bauleiter (m/w/d) Tiefbau - Straßenbau Magdeburg Max Bögl Bauservice GmbH & Co. KG
Magdeburg Zum Job 
ANDRITZ HYDRO GmbH-Firmenlogo
System Engineer (m/w/d) - Oil Hydraulics and Subsystems Compact Hydro ANDRITZ HYDRO GmbH
Ravensburg Zum Job 
Max Bögl Bauservice GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Statiker (m/w/d) Max Bögl Bauservice GmbH & Co. KG
Liebenau bei Nienburg / Weser Zum Job 
Ganter Group-Firmenlogo
Business Team Manager Innenausbau (m/w/d) Ganter Group
Tauberbischofsheim Zum Job 

Laserbeschuss verändert Metalloberfläche

Der Beschuss mit diesem energiereichen Femtosekunden-Laserlicht erzeugt auf der Metalloberfläche Mikrogruben, auf denen wiederum Nanostrukturen sitzen. Und dadurch wandeln sich die optischen und chemisch-physikalischen Eigenschaften der Metallflächen. Plötzlich erscheinen die Metalle samtschwarz, weil ihre Lichtabsorption enorm gestiegen ist. Und sie sind wasserabweisend. Bei diesen modifizierten Metalloberflächen reicht eine Neigung von nur fünf Grad aus, um die Wassertropfen rückstandsfrei abperlen zu lassen. Beim bekannten Teflon muss die Neigung 70 Grad betragen, damit das Wasser rückstandsfrei abfließt.

Strukturierte Oberfläche einer per Laser behandelten Platinprobe unter dem Raster-Elektronenmikroskop.

Strukturierte Oberfläche einer per Laser behandelten Platinprobe unter dem Raster-Elektronenmikroskop.

Quelle: University of Rochester/Guo Lab

„Dies ist das erste Mal, dass mittels Laser eine multifunktionelle Oberfläche erzeugt wird, die superhydrophob ist, enorm lichtabsorbierend und noch dazu selbstreinigend“, berichtet Chunlei Guo. Denn das Wasser perlt nicht nur ab, es nimmt praktischerweise auch alle Staub- und Schmutzpartikel mit, die sich auf der Oberfläche befinden. Das haben Guo und sein Team mit Staub aus dem Staubsaugerbeutel getestet. Ein Dutzend Wassertropfen reichte aus, um diesen vollständig zu entfernen.

Selbstreinigende Sonnenkollektoren denkbar

Mit diesem Material sind selbstreinigende Sonnenkollektoren vorstellbar. Trifft Wasser auf die Oberfläche, nimmt es allen Schmutz darauf gleich mit. In Ländern mit wenig Regen könnte das Auffangen des kostbaren Wassers wesentlich effizienter werden. Latrinen, die aus einem solchen Material bestehen, sind auch dann noch hygienisch, wenn kein Wasser zum Nachspülen zur Verfügung steht. Genau deshalb hat die Bill und Melinda Gates Stiftung die Arbeit der Forscher mitfinanziert.

Es gibt für ein solches Material auch ein gigantisches Füllhorn denkbare industrieller Anwendungen. Beispiel Luftfahrt: Auf Tragflächen, die eine solche wasserabweisende Oberfläche haben, kann sich kein Wasser sammeln. Dadurch können diese auch nicht mehr vereisen, was in der Luftfahrtindustrie ein Riesenproblem darstellt. Und: Metalloberflächen, die alles Wasser einfach abschütteln, können nicht rosten. Der Wermutstropfen: Massentauglich ist das Verfahren aus Rochester noch nicht. Es dauert derzeit eine volle Stunde, um ein Metallstück von 2,5 mal 2,5 Zentimetern Größe in ein wasserabweisendes Wunder zu verwandeln.

 

Ein Beitrag von:

  • Detlef Stoller

    Detlef Stoller ist Diplom-Photoingenieur. Er ist Fachjournalist für Umweltfragen und schreibt für verschiedene Printmagazine, Online-Medien und TV-Formate.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.