Der Nano Lotuseffekt

Die eigentliche Bezeichnung des Lotus Effekt ist der Lotos Effekt. Hierbei handelt es sich um eine geringe Benetzbarkeit einer Oberfläche durch Wasser, wie man ihn bei der gleichnamigen Lotospflanze vorfindet.  Das Wasser kann nicht haften bleiben und perlt somit ab. Da ein einzelner Wassertropfen auch keinen Inhalt verliert, läuft es an einer Seite herunter und nimmt dabei auch noch Schmutzpartikel mit, die ebenfalls keinen Halt an der Oberfläche finden. Auch andere Pflanzen, wie Weißkohl, Frauenmantel, Kapuzinerkresse, Akelei oder Schilfrohr nutzen diese Fähigkeit. Ja sogar einige Tiere mit Insenkenflügel nutzen den Lotus Effekt ebenfalls. Eine geniale Erfindung von Mutternatur hat uns hier mal wieder inspiriert und somit den Weg geebnet, ebenfalls Oberflächen und Produkte mit gleicher Wirkung herzustellen.

Erst 1970 wurde der Lotus Effekt und der damit zusammenhängende Selbstreinigungseffekt entdeckt und Mitte der 1990 Jahre in biomimetisch-technische Produkte übertragen und angewendet. Natürlich nimmt diese Selbstreinigung immer mehr an Bedeutung zu. Das hier rein chemisch-physikalisch angewendete Prinzip lässt sich biomimetisch  wunderbar auf technische Oberflächen übertragen, ja sogar zahlreiche Gebäude nutzen diesen Effekt heute schon.

Lotus Effekt Funktionweise :

Um den Lotus Effekt herzuleiten, müssen wir ich jetzt ein wenig weiter ausholen:

Über Lotosblumen

Die Lotosblumen (Nelumbo Synonym Lotos) stammen aus der Pflanzenfamilie der Lotosgewächse (Nelumbonaceae). Bei den zwei Lotosblumen-Arten handelt es sich einmal um die indische Lotosblume und anderseits um die amerikanische Lotosblume.
Die Indische Lotosblume finden Sie zum Beispiel in den Ländern Korea, Fernost, Japan, China, Nepal, Südostasien, Nordostaustralien und Pakistan. Darüber hinaus finden Sie die Indische Lotosblume im südöstlichen Nordamerika. Die Pfllanze wächst in Teichen, Seen und Sümpfen. Sie finden die Amerikanische Lotosblume im Osten der Vereinigten Staaten. Lotusblumen sind Wasserpflanzen mit Rhizomen. Sie verfügen über verschiedene Blätter, den sogenannten Heterophyllien. Die attraktive Pflanze verfügt über schildförmige Laubblätter. Darüber hinaus gibt es viele Nebenblätter und großen Blüten mit vielen Fruchtblättern. Die Früchte, Wurzeln, Samen und Stängel der Lotusblume sind verzehrbar. Die Blätter der Pflanze finden als Verpackung für Speisen Anwendung. Darüber hinaus finden Teile der Pflanze im Arzneibereich Anwendung. Die Samenkerne werden bei Gebetsketten eingesetzt und die getrocknete Lotosfrucht wird als Kalligraphie-Pinsel benutzt. Die Fasern der Stängel und Blätter können zu Lotosseide versponnen werden. Das Besondere an den Blättern der Lotosblumen Pflanze ist, dass sie flüssigkeitsabweisend sind, so dass Wasser einfach in Tropfen abperlt. Somit sind die Blätter derPflanze immer sauber. Sie verfügen demnach über eine geringe Benetzbarkeit der Oberfläche. Die Blätter der Lotosblume haben also die Eigenschaft sich selbst zu reinigen. Dies fand der deutsche Botaniker und Bioniker Professor Wilhelm Barthlott in den 70er-Jahren heraus. Der sogenannte Lotuseffekt wurde in langer Arbeit untersucht. Anschließend wurden zahlreiche Forschungen durchgeführt. Diese besondere Selbstreinigungsfähigkeit wurde in den 90iger Jahren auf biomimetisch-technische Produkte übertragen. Wie kann sich die Lotuspflanze Pflanze selber reinigen? Die Ursache der Selbstreinigung der Lotusblume liegt in der wasserabweisenden Doppelstruktur der Pflanzenoberfläche. Die Doppelstruktur der Oberfläche verringert die Adhäsionskraft zwischen der Oberfläche und den auf ihr liegenden Partikeln und Wassertropfen so stark, dass eine Selbstreinigung zustande kommt. Der biologische Ursache der Entstehung des Lotuseffekts der Pflanze ist der Schutz vor einer Besiedlung durch Keime, Mikroorganismen oder Krankheitserreger, beispielsweise Pilzsporen oder auch vor Bewuchs mit Algen. Einen weiteren positiven Aspekt der Selbstreinigung ist die Vermeidung von Verschmutzungen, die den Lichteinfall und damit die Photosynthese beeinflussen und Spaltöffnungen verschließen könnten. Durch den Lotuseffekt bleiben die Blätter sauber. Durch den Lotoseffekt der Pflanze ist die Bildung von Pilzen und anderen Organismen nicht möglich. Da die Lotusblumen die Fähigkeit haben, Schmutz von sich zu weisen, steht die Lotospflanze in vielen Teilen Asiens als Symbol für die Werte Treue, Schöpferkraft, Erleuchtung und Reinheit. Sie finden das Symbol der Lotosblumen sowohl in den Religionen Hinduismus als auch im Buddhismus. In diesem Kontext werden die Erleuchteten Buddhas oft auf einer geöffneten Lotosblüte oder einem Lotosthron (stehend oder sitzend) dargestellt. Darüber hinaus ist die Form der Lotosblüte zum Beispiel ebenso Symbol der Reinheit der Religion Bahai. So ist das erste Haus der Andacht in Indien (ein Sakralbau für die Anhänger aller Religionen), ist der Form einer Lotosblüte nachempfunden. In China ist die Symbolik zum Beispiel auch präsent: So stehen die Themen Liebe, Erotik und harmonisches Eheleben in Zusammehang mit der Lotusblume. Der Lotos stellte im alten Ägypten neben den Abbildungen Skarabäus als Symbol- und Nahrungspflanze das wichtigste Symbol für Regeneration und Auferstehung dar. Somit symbolisiert der Lotos die Sonne. Die Lotosblüte in Blau galt im Alten Ägypten als heilig. Der Lotos war im Alten Ägypten eines der Symbole für Oberägypten. Die Lotosblüte wurde zudem als Blumenschmuck für die Lebenden als auch die Toten verwendet, wie zum Beispiel bei Mumien.

Über den Wissenschaftler Wilhelm Barthlott
Wilhelm Barthlott ist am 22. Juni 1946 in Forst (Baden) geboren. Der gelernte Botaniker und Bioniker beschäftigte sich in seinen Arbeiten mit dem Thema der Systematik und Biodiversitätsforschung (Schwerpunkt tropische Ökosysteme) und der globalen Verteilung der Artenvielfalt. Barthlott gilt als einer der wichtigsten Pioniere der biologischen und technischen Grenzflächenforschung. Neben der Entwicklung von selbstreinigenden technische Oberflächen entwickelte Barthlott “permanent unter Wasser lufthaltende” technische Oberflächen auf der Basis des Salvinia-Effekts .
Wilhelm Barthlott studierte Biologie mit den Nebenfächern Physik, Chemie und Geographie an der Universität Heidelberg und promovierte 1973 über die Systematik und Biogeographie epiphytischer Kakteen. Nach der Habilitation war er in den Jahren 1982 bis 1985 Abteilungsleiter am Institut für Systematische Botanik und Pflanzengeographie an der Freien Universität Berlin tätig. Im Jahr 1985 nahm er einen Ruf an die Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn als Direktor am Botanischen Institut und des Botanischen Gartens an. Seit 2003 bis zu seiner Emeritierung im Jahre 2011 war Wilhelm Barthlott Geschäftsführender Direktor des von ihm gegründeten Nees-Institutes für Biodiversität der Pflanzen. Zusätzlich war Wilhelm Barthlott Direktor der Botanischen Gärten der Universität Bonn, wo er sowohl Garten als auch Institut nachhaltig umstrukturierte und erweiterte.. Seit dem Jahre 2003 bis zu seiner Emeritierung im Jahre 2011 war er Geschäftsführender Direktor des von ihm gegründeten Nees-Institutes für Biodiversität der Pflanzen und gleichzeitig Direktor der Botanischen Gärten der Universität Bonn. Sowohl Garten als auch Institut wurden von ihm nachhaltig umstrukturiert und erweitert. Barthlott ist Leiter der Biodiversität im Wandel der Akademie der Wissenschaft und Literatur (Muster und Interaktionen in gestörten und ungestörten Lebensräumen) in Mainz. Im Jahre 2011 gründete er mit Walter Erdelen (UNESCO) die Biodiversität Network Bonn BION .

Die besondere Selbstreinigungsfähigkeit von Oberflächen wurde in den 70iger Jahren entdeckt. Seit Mitte der 90er Jahre sind von der Industrie mit der Bezeichnung Lotus-Effekt versehen. Produkte, die auf die von Wilhelm Barthlott entwickelteLehre sind durch die Markennamen “Lotus-Effekt” bzw. “Lotus-Effect” international geschützt. Der offizielle Markeninhaber ist die Sto AG in Stühlingen (Baden-Würtemberg). Das Unternehmen Sto AG hat Ende der Neunziger Jahre mit den Fassadenfarben “Lotusan” das erste kommerzielle Produkt mit Selbstreinigungseffekt auf den Markt gebracht.

Zur Nanoversiegelung

Forschern ist es gelungen, die Mikrostruktur auf künstlichen Oberflächen im Industriebereich nachzubilden. Der Effekt der Lotuspflanze reduziert wie bei der Lotuspflanze in der Natur das Anhaften von Substanzen oder Flüssigkeiten auf Oberflächen. Der Lotusblüteneffekt befreit Materialien vor Verschmutzungen und erleichtert die Unterhaltsreinigung. Der Vorteil der Lotusblüte nimmt im Industriebereich und in Privathaushalten immer mehr Bedeutung ein. Der Abperleffekt der durch die Nanoversiegelung entsteht eignet sich für Oberflächen, die allen Wind- und Wetterlagen ausgesetzt sind. Die Nanoversiegelung zählt zu den beeindruckendsten Produkten der Wissenschaft. Viele Firmen bereichern Ihre Firma durch eine Nanoversiegelung mit Lotuseffekt. Der Lotusblütenffekt erfolgt auf der Nanotechnologiebasis. Bei Versiegelungen mit dem Lotusblüteneffekt spricht man also von der Nanoversiegelung. Nanoversiegelungen enthalten Nanopartikel mit Komponenten, die sich bei der Oberflächenversiegelung fest verbinden. Diese stoßen Komponenten die Schmutz, Wasser und weitere Flüssigkeiten ab. Diese beiden Komponenten werden wiederum durch glasartige Komponenten verbunden, die der Nanoversiegelung die notwendige Härte geben. Alle Beschichtungen mit dem Abperleffekt der Lotusblüte, wie zum Beispiel die Felgen-, die Glas-, die Textil- und die Lackversiegelung sind umweltschützend und zudem biologisch abbaubar. Die Nanoversiegelungen eignen sich speziell für bestimmte Oberflächen, wie z.B. Glas, Kunststoff, Stein, Holz oder Autoglas. Eine Nano Glasversiegelung eignet sich optimal für Duschen oder Fensterscheiben. Sie erhalten somit einen wirksamen Lotuseffekt und haben viel Freude bei der Anwendung der Nanoversiegelung.

Die Bedeutung des Lotus Effektes im technischen und wirtschaftlichen Bereich hat zugenommen und erfreut sich bei zahlreichen Unternehmen große Beliebtheit. Der Lotuseffekt gilt als bekannte Oberflächenpflege für zahlreiche Materialien. Bei professionellen Lackversiegelungen, Glasbeschichtungen oder auch der Textilversiegelung kommt der Lotuseffekt sehr häufig zum Einsatz. Darüber hinaus gibt es Fassadenfarbe oder Silikonwachs, das auf verschiedene Materialien aufgesprüht werden kann (z. B. auf Markisen, Dachziegel oder Sensoren für Mautsysteme) mit Lotuseffekt. Das spezielle physikalisch-chemische Eigenschaft selbstreinigender Oberflächen lässt sich auf technische Oberflächen übertragen. Zurzeit gibt es weltweit um die 600.000 Gebäude mit Oberflächen mit Lotoseffekt.

Die Bedeutung der selbstreinigenden Oberflächen im wirtschaftlichen und technischen Bereich nimmt in heutigen Zeiten immer weiter zu. Anwendungsbereiche im technischen Bereich des Lotus Prinzipes sind unter anderem selbstreinigende Gläser des Unternehmens Ferro GmbH, die zum Beispiel bei Toll Collect-Kameras oder auch bei den Mautsystemkameras an deutschen Autobahnen Einsatz finden. Die Firmen HeiQ Materials AG und Schoeller Textil AG aus der Schweiz haben mit “Barrier by HeiQ” und “NanoSphere” Artikeln schmutzabweisende Textilien mit Lotuseffekt entwickelt. Darüber hinaus gibt es Fliesen mit Lotuseffekt, die sich quasi von allein säubern. Flüssigkeiten wie Säfte oder auch Substanzen wie Zahnpastareste bleiben selten daran haften, so dass die Fliesen immer hygienisch sauber sind. Darüber hinaus gibt es im Gebäudebereich zahlreiche Flachglasprodukte, deren Oberflächen mit Lotus-Effekt versehen sind.

Im Jahre 2005 ergaben Tests des Prüflabors und Forschungsinstituts Hohenstein, dass Kleidung der NanoSphere-Serie Lebensmittel wie Ketchup, Kaffee oder Wein wirksam abstoßen. Ferner behielt die Kleidung selbst bei mehrfachigen Waschvorgängen die besonderen LotusEigenschaften. Eine weitere beliebte Einsatzmöglichkeit von selbstreinigenden Materialien auf der Basis des Lotosblüteneffekts sind zum Beispiel bei Planen, Markisen oder auch Segeln. Ferner hat das Unternehmen die Degussa AG bestimmte Kunststoffe und Sprays mit dem beliebten Lotus Prinzip entwickelt. Bis zum Jahre 2010 waren nicht nass werdende Schwimmkleidung und spezielle Schiffsrümpfe mit Nanoversiegelung auf dem Markt. Wissenschaftler sind stetig dabei, weitere neue Anwendungsgebiete wie zum Beispiel selbstreinigende Autolacke und Fensterscheiben mit Nanoversiegelung zu erschließen. Zudem forschen Wissenschaftlicher im Bereich Flugzeuge mit einer Lotuseffekt-Oberfläche zu versiegeln. Der Lotusblüteneffekt in Oberflächenversiegelungen wird zudem von vielen Autoaufbereitern verwendet. Der Oberflächenschutz nach dem Prinzip der Lotusblüte ist ideal für die Lackpflege im Bereich der Autoaufbereitung. Der Effekt der Lotusblüte der Selbstreinigung eignet sich nahezu für alle beliebige Oberflächen, die nachhaltig geschützt werden müssen.

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