Efect de lotus - biologie
Cand Efect lotus, de asemenea Efect lotus, este termenul folosit pentru a descrie umiditatea slabă a unei suprafețe, așa cum se poate observa la planta de lotus. Apa curge în picături și ia toate particulele de murdărie cu ea la suprafață. Acest lucru se datorează arhitecturii complexe microscopice și nanoscopice a suprafeței, care minimizează aderența particulelor de murdărie.
Capacitatea de autocurățare a suprafețelor micro-nanostructurate hidrofugă a fost descoperită în anii 1970 și transferată către produse biomimetico-tehnice de la mijlocul anilor 1990. Acestea sunt marcate cu numele de marcă Lotus-Effekt.
Principiul de funcționare
Datorită tensiunii superficiale ridicate, picăturile de apă au tendința de a-și minimiza suprafața și, prin urmare, încearcă să obțină o formă sferică. Când intră în contact cu o altă suprafață, acționează forțe adezive (forțe de aderență la suprafață), astfel încât să se întâmple aceleași. În funcție de natura suprafeței și de tensiunea superficială a lichidului, poate apărea umectarea completă (împrăștiere) sau incompletă.
Cauza autocurățării constă într-o structură dublă hidrofobă (hidrofugă) a suprafeței. Acest lucru reduce suprafața de contact și, astfel, forța adezivă dintre suprafață și particulele și picăturile de apă care se află pe ea atât de mult încât se produce auto-curățare. Această structură dublă este formată dintr-o epidermă în formă caracteristică, al cărei strat exterior se numește cuticula și ceruri situate pe ea. Epiderma plantei de lotus formează papile cu aproximativ 10-20 micrometri înălțime și 10-15 micrometri distanță, pe care se află așa-numitul ceruri epicuticulare sunt acceptate. Aceste ceruri depuse sunt hidrofobe și formează a doua parte a structurii duble. Aceasta înseamnă că apa nu mai are posibilitatea de a pătrunde în spațiile dintre suprafața frunzei, rezultând că zona de contact dintre apă și suprafață este redusă drastic.
Importanța biologică a efectului de lotus pentru plantă constă în protecția împotriva colonizării de către microorganisme, agenți patogeni sau germeni, de exemplu spori fungici sau împotriva creșterii cu alge. Acest lucru se aplică, de asemenea, într-un mod similar animalelor, cum ar fi fluturii, libelulele și alte insecte: acestea nu pot atinge fiecare parte a corpului cu picioarele pentru a le curăța și este cu atât mai avantajos dacă umezeala și murdăria se scurg independent. Un alt efect pozitiv al autocurățării este prevenirea murdăririi, care ar putea reduce incidența luminii și, astfel, fotosinteza și bloca stomatele.
Aplicații tehnice
Suprafețele cu autocurățare au o importanță tehnică și economică în creștere. Această proprietate râvnită prin suprafețele micro și nano-structurate superhidrofobe este un fenomen pur fizico-chimic și poate fi transferată biomimetic pe suprafețe tehnice. Acum există în jur de 600.000 de clădiri numai cu acest produs, care sunt echipate cu suprafețe Lotus.
Capacitatea de autocurățare a suprafețelor nanostructurate hidrofuge a fost descoperită în anii 1970 de Wilhelm Barthlott. În ceea ce privește predarea tehnică pentru implementarea efectului de autocurățare, Barthlott a solicitat protecția internațională a brevetului. În plus, produsele care revin la predarea tehnică dezvoltată de Barthlott pentru implementarea efectului de autocurățare sunt protejate în mod internațional de mărcile „Lotus-Effect” și „Lotus-Effect”. Proprietarul exclusiv al mărcii este Sto AG din Stühlingen, producător de vopsele de fațadă „Lotusan”, [2] pe care Sto AG a lansat-o în 1999 ca primul produs comercial în implementarea învățământului Barthlott.
Alte domenii de aplicare sunt ochelarii cu autocurățare bazate pe principiul fabricii de lotus de la Ferro GmbH, care sunt utilizate, de exemplu, pe camerele cu sistem de taxare de pe autostrăzile federale din Germania. Degussa AG a dezvoltat prototipuri de materiale plastice și spray-uri.
În publicitate, așa-numitele suprafețe „ușor de curățat” sunt uneori confundate în mod deliberat cu suprafețele cu auto-curățare bazate pe principiul lotusului.
Companiile elvețiene HeiQ Materials AG și Schoeller Textil AG au dezvoltat textile rezistente la murdărie sub denumirile „Barrier by HeiQ” și „NanoSphere”. În octombrie 2005, testele efectuate de Hohenstein Research Institute au arătat că hainele din gama NanoSphere pur și simplu se scurg, chiar și după ce au fost spălate de mai multe ori, sosuri de roșii, cafea și vin roșu. [3] Există o altă utilizare posibilă pentru copertine, prelate și pânze auto-curățate, care altfel se murdăresc rapid și sunt greu de curățat.
Suprafețele superhidrofobe fac posibilă dezvoltarea costumelor de baie care nu se udă și transportul corpurilor care alunecă mai bine. Costumele de baie au fost deja folosite la turneele internaționale și au fost interzise din nou din 2010, deoarece au îmbunătățit semnificativ vremea înotătorilor. [4]