Der Lotus-Effekt ® 1. April 2011
Selbstreinigende Oberflächen: Der Natur abgeschaut Quelle: Swiss Nano-Cube Nanostrukturierte Oberflächen mit selbstreinige...
Inhalt <ul><li>Einführung </li></ul><ul><li>Theoretische Grundlagen </li></ul><ul><li>Intermolekulare Bindungen </li></ul>...
Einführung Video:  Lotusan: Technische Verwendung des Lotuseffekt www.sto.de Video Lotusan
Theoretische Grundlagen Intermolekulare Bindungen  <ul><li>Bindungen zwischen Molekülen (nicht kovalent!). </li></ul><ul><...
Theoretische Grundlagen Oberflächenspannung Quelle: Swiss Nano-Cube
Theoretische Grundlagen Hydrophobie und hydrophober Effekt <ul><li>Hydrophob: Griechisch für wasserabweisend. </li></ul><u...
Theoretische Grundlagen Das Lotusblatt (I): Oberflächenstruktur Quelle: Swiss Nano-Cube Superhydrophob: Hydrophobie + Geri...
Theoretische Grundlagen Das Lotusblatt (II): Kontaktwinkel Quelle: Swiss Nano-Cube
Theoretische Grundlagen Der Künstliche Lotus-Effekt ®  (I)  <ul><li>Der Lotus-Effekt ®  bezeichnet die selbstreinigende Ei...
Theoretische Grundlagen Der Künstliche Lotus-Effekt ®  (II)  <ul><li>Ein Verfahren zur künstlichen Herstellung superhydrop...
Lernziele <ul><li>Den Hydrophoben Effekt verstehen und erklären können, warum hydrophob nicht gleich wasserabweisend ist. ...
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  1. 1. Der Lotus-Effekt ® 1. April 2011
  2. 2. Selbstreinigende Oberflächen: Der Natur abgeschaut Quelle: Swiss Nano-Cube Nanostrukturierte Oberflächen mit selbstreinigenden Eigenschaften Detaillierte Informationen zum Thema sind in der Versuchsanleitung Lotuseffekt zu finden.
  3. 3. Inhalt <ul><li>Einführung </li></ul><ul><li>Theoretische Grundlagen </li></ul><ul><li>Intermolekulare Bindungen </li></ul><ul><li>Oberflächenspannung </li></ul><ul><li>Hydrophobie und hydrophober Effekt </li></ul><ul><li>Das Lotusblatt (I): Oberflächenstruktur </li></ul><ul><li>Das Lotusblatt (II): Kontaktwinkel </li></ul><ul><li>Der Künstliche Lotus-Effekt ® </li></ul><ul><li>Lernziele </li></ul>
  4. 4. Einführung Video: Lotusan: Technische Verwendung des Lotuseffekt www.sto.de Video Lotusan
  5. 5. Theoretische Grundlagen Intermolekulare Bindungen <ul><li>Bindungen zwischen Molekülen (nicht kovalent!). </li></ul><ul><li>Verantwortlich für die Ordnung in Feststoffen und Flüssigkeiten. </li></ul><ul><li>In Gasen existieren keine intermolekularen Bindungen. </li></ul><ul><li>Unterteilung nach Bindungsstärke: </li></ul><ul><li>Inoenbindungen (stark). </li></ul><ul><li>Van der Waals Bindungen (schwach). </li></ul><ul><li>Weitere Unterteilung der Van der Waals Bindungen: </li></ul><ul><li>Dipol-Dipol Bindungen (stärker, z.B. bei Wassermolekülen). </li></ul><ul><li>Londonsche Dispersionskräfte (schwächer, z.B. Ölen). </li></ul>
  6. 6. Theoretische Grundlagen Oberflächenspannung Quelle: Swiss Nano-Cube
  7. 7. Theoretische Grundlagen Hydrophobie und hydrophober Effekt <ul><li>Hydrophob: Griechisch für wasserabweisend. </li></ul><ul><li>In der Chemie: Hydrophob steht für schwach Wasser bindend (z.B. Öle, Fette, Wachse). </li></ul><ul><li>Hydrophober Effekt: </li></ul><ul><li>Entsteht, wenn sich hydrophobe Moleküle in Wasser befinden. </li></ul><ul><li>Dipol-Dipol Bindungen zwischen Wassermolekülen sind gegenüber den schwachen Londonschen Dispersionskräften bevorzugt. </li></ul><ul><li>Wassermoleküle versuchen, möglichst viele Dipol-Dipol Bindungen untereinander einzugehen. </li></ul><ul><li>Verringerung der Bindungsoberfläche zu den hydrophoben Molekülen, mit denen die Wassermoleküle nur schwache Bindungen eingehen können. </li></ul><ul><li>Bildung von „Öltropfen“ im Wasser. </li></ul>
  8. 8. Theoretische Grundlagen Das Lotusblatt (I): Oberflächenstruktur Quelle: Swiss Nano-Cube Superhydrophob: Hydrophobie + Geringe Kontaktfläche Sehr geringe Haftung an der Oberfläche
  9. 9. Theoretische Grundlagen Das Lotusblatt (II): Kontaktwinkel Quelle: Swiss Nano-Cube
  10. 10. Theoretische Grundlagen Der Künstliche Lotus-Effekt ® (I) <ul><li>Der Lotus-Effekt ® bezeichnet die selbstreinigende Eigenschaft einer Oberfläche. </li></ul><ul><li>Selbstreinigend bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Oberfläche durch Wasser ohne den Einsatz weiterer Substanzen gereinigt werden kann. </li></ul><ul><li>Der Effekt ist nicht auf die Lotuspflanze beschränkt und kann auch künstlich erzeugt werden. </li></ul><ul><li>Dabei werden die zu behandelnden Oberflächen künstlich rau gemacht, so dass ihre äusserste Schicht, ähnlich wie die Blätter der Lotuspflanze, eine im Nanometerbereich „hüglige“ Struktur aufweist. </li></ul>
  11. 11. Theoretische Grundlagen Der Künstliche Lotus-Effekt ® (II) <ul><li>Ein Verfahren zur künstlichen Herstellung superhydrophober Oberfläche ist das Sol-Gel-Verfahren. </li></ul><ul><li>Ausgangsmaterial: Siliziumdioxid-Nanopartikel mit hydrophoben Seitenketten in stabiler Dispersion. </li></ul><ul><li>Durch allmählichen Entzug des Dispersionsmittels bildet sich ein Gel, welches auf Oberflächen aufgetragen werden kann. </li></ul><ul><li>Nachdem der Rest des Lösungsmittels verdunstet ist, bleibt eine raue, hydrophobe Oberflächenbeschichtung zurück </li></ul>Quelle: Swiss Nano-Cube
  12. 12. Lernziele <ul><li>Den Hydrophoben Effekt verstehen und erklären können, warum hydrophob nicht gleich wasserabweisend ist. </li></ul><ul><li>Verstehen, was die besonderen Eigenschaften der Lotuspflanze sind. </li></ul><ul><li>Das Sol-Gel-Verfahren beschreiben können. </li></ul><ul><li>Erklären können, was superhydrophob bedeutet. </li></ul>

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