Foto: FH Vorarlberg

Käfertrick: Mit neuer Oberflächentechnik Flüssigkeiten manipulieren

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20. September 2017, 13:19

Herstellung bionischer Glasflächen mit wasserabweisenden und -anziehenden Stellen an der FH Vorarlberg erforscht

Dornbirn – Der Schwarzkäfer Stenocara gracilipes lebt in der Wüste Namib an der Westküste Afrikas beheimatet. Um in der Trockenwüste an das lebensnotwendige Wasser zu gelangen, hat der Käfer einen besonderen Trick entwickelt: Er sammelt die Feuchtigkeit aus bodennahen Nebelschwaden. Dabei helfen ihm winzige Hügel auf seinen Flügeln, die eine besonders glatte, wasseranziehende Oberfläche besitzen. Die Stellen dazwischen sind hingegen rau und mit einer wachsähnlichen Substanz überzogen, die Feuchtigkeit abweist. So sammeln sich Wassertropfen an den Hügeln und rollen durch Rinnen zum Maul des Käfers, sobald sie eine gewisse Größe erreicht haben.

Ein Forscherteam des Josef Ressel Zentrums an der Fachhochschule (FH) Vorarlberg und des Laserherstellers Spectra Physics Rankweil hat sich von diesem Mechanismus zu einem neuen Herstellungsprozess für funktionale Oberflächen inspirieren lassen. Wie der Käfer sammelt die bionische Glasoberfläche mit hoher Effizienz Wasser aus der Luft.

Konkret wurde ein neuer hybrider Prozess aus Laserstrukturierung und Beschichtung entwickelt, der es ermöglicht, bestimmte Stellen einer Oberfläche so zu verändern, dass Wasser abperlt, andere wiederum so, dass sie Wasser wie ein Schwamm aufsaugen.

Video: Mikrostrukturen auf Glasoberflächen lassen Flüssigkeiten
fh vorarlberg

Beliebig kombinierbar

"Das Besondere an dem 'Clear Surface'-Verfahren ist, dass sich diese Eigenschaften – wasseranziehend und wasserabweisend – beliebig kombinieren lassen", berichtete Sandra Stroj, die Leiterin des Josef Ressel Zentrums für Materialbearbeitung mit ultrakurz gepulsten Laserquellen. Das Zentrum ist ein gemeinsames Forschungslabor der FH und Spectra Physics.

Anwendungsmöglichkeiten sehen die Forscher etwa in der Mikrofluidik. Die mit einem Ultrakurzpuls-Laser herstellbaren Benetzungskontraste sind so groß, dass sich Wasser an einer ebenen Oberfläche so führen lässt, als wäre es in einem tiefen Kanal. Anwendungen gebe es dafür viele, sind die Forscher überzeugt. Das "Clear Surface"-Verfahren wurde bereits zum Patent angemeldet. (APA, red, 20.9.2017)