Der Lotuseffekt – Jugend Forscht 2009/2010

Der Lotuseffekt in Natur und Technik

Der Lotuseffekt an einheimischen Pflanzen und künstlich hergestellten Oberflächen

In meinem Projekt untersuche ich den Lotuseffekt an Oberflächen aus der Natur und Technik. Ich bestimme den Lotuseffekt an Hand von vier Kriterien, die erfüllt sein müssen:

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  • Es muss ein Kontaktwinkel von größer 150° erreicht werden, damit eine ultra-hydrophobe Oberfläche vorliegt.
  • Der Abrollwinkel eines Wassertropfens darf höchstens 10° sein.
  • Es muss eine Kontaktwinkelhysterese von kleiner 10° vorliegen.
  • Zusätzlich muss die Oberfläche selbstreinigende Eigenschaften mit verschiedenen Verschmutzungsarten aufweisen.
             

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Um die Winkel genau messen zu können, baute ich einen Kipptisch, fotographierte Wassertropfen auf den unterschiedlichen Oberflächen und bestimmte die Winkel nach der Methode des sessile drop.

Diese Eigenschaften bestimme ich an verschiedenen einheimischen Pflanzenblättern, z.B. der Kapuzinerkresse, dem Kohlrabi und dem Blaukraut. Zum Vergleich verwende ich auch andere Pflanzenblätter wie Löwenzahn oder Salbei. Weiter wird untersucht, ob der Lotuseffekt zerstörbar ist, z.B mechanisch oder chemisch (Lösungsmittel oder Detergentien). Die Selbstreinigungseigenschaften beobachte ich bei hydrophober (Kakaopulver) und hydrophiler (Lehm) Verschmutzung.

Die Oberflächen mit verschiedenen synthetischen/industriellen Beschichtungen z.B. durch käufliche „Lotus“-Produkte oder andere Lotus-Oberflächen, wie z.B. Stoffe wurden ebenfalls an Hand der vier Kriterien charakterisiert.

Im letzten Teil versuche ich selbst künstliche Oberflächen herzustellen, die einen Lotuseffekt aufweisen. Als Methoden verwende ich dabei Veränderungen von Oberflächen (z.B. Verätzung von Polycarbonat durch Aceton) oder verschiedene Beschichtungen wie z.B. mit Teflonpulver.  Die erzielten Eigenschaften werden miteinander verglichen und untersucht ob es gelungen ist, Lotusoberflächen herzustellen.

 

Meine erste Arbeit wurde im Regionalwettbewerb von Jugend Forscht/Schüler Experimentieren mit dem ersten Platz und den Sonderpreis für den schönsten Stand ausgezeichnet. Beim Landeswettbewerb konnte ich immerhin den zweiten Platz in der Chemie ergattern und bekam noch einmal den Sonderpreis des schönsten Standes.
Zusätzlich zu Jugend Forscht reichte ich die Arbeit bei dem Nanowettbewerb ein und erkämpfte mir den Zweiten Platz.

Unten ist meine Arbeit als pdf angehängt.

Hanna Burggraf Lotus-Effekt Jufo 2010

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