Anschmutzen eines Kohlrabiblattes

Das Kohlrabiblatt ist wie das Lotusblatt stark hydrophob. Das heißt also, dass das Wasser abperlt und nicht das Blatt sozusagen nicht nass wird. Nun haben wir stark hydrophile Partikel (Lehm) genommen die eine starke Adhäsion haben.

Durchführung:
Wir haben ein Kohlrabiblatt mit Lehm angeschmutzt und anschließend Wasser an dem Blatt abperlen lassen.

Beobachtung:
Der runterkullernde Wassertropfen nimmt den Dreck vollständig mit. Der Dreck wird im Wassertropfen eingeschlossen. Ich finde der Versuch war gut, weil es lustig war zu sehen wie das Wasser den Lehm ohne Rückstand wegtransportiert. Das Kohlrabiblatt sieht anschließend genau so aus wie ganz am Anfang.

Erklärung:
Beim Kohlrabiblatt bewirkt der Lotuseffekt, dass die Adhäsion (das „Kleben“ bzw. die Anziehung) hydrophiler Partikel (hier: Lehm) am Wassertropfen viel größer ist als an der Blattoberfläche. Deswegen nimmt der Tropfen die Schmutzpartikel beim Ablaufen mit.

Skizze:



Unter diesem Link könnt ihr noch mehr erfahren und sehen wie es aussiet wenn ein der Tropfen runterrollt und den Schmutz mitnimmt.

V: Benetzung verschiedener Papiere

Durchführung:
Wir haben verschiedene Arten von Papieren mit Wasser angetropft und die Benetzung der Oberfläche beobachtet.

Materiealien:
- Folienpapier
- Buntpapier
- PC-Fixfolie
- Hochglanzpapier

Ergebnis Folienpapier:
Das Folienpapier ist hydrophob, der Tropfen perlt also ab und das Blatt ist kaum vom Wassertropfen benetzt. Der Durchmesser des Tropfens, also die Kontaktfläche mit dem Blattpapier, beträgt 0,5mm. Die Benetzung des Blattes ist schlecht.



Hier seht ihr wie es aussieht, wenn ein Material hydrophob ist.










Ergebnis Buntpapier:
Das Buntpapier ist stark hydrophil, der Tropfen wird in das Papier eingesaugt. Es ist also gut benetzt. Der Durchmesser auf dem Blatt beträgt hier ca. 0,8mm



Hier könnt ihr euch das mit dem Kontaktwinkel noch einmal genauer anschauen.







Ergebnis PC-Fixfolie:
Die PC-Fixfolie ist hydrophil, der Tropfen wird in die Folie eingezogen. Es ist somit stark benetzt.

Ergebnis Hochglanzpapier:
Das Hochglanzpapier ist sehr stark hydrophil. Der Tropfen wird komplett in das Papier reingezogen. Mann kann auch sagen: Es herrscht nun eine starke Adhäsion (Anziehung, Anhaftung).

Nanosilber

Ein neues Mittel ist auf dem Markt: Nanosilber. Doch es ist noch ungewiss, ob es einfach nur ein Wundermittel gegen Bakterien oder ein Umwelt- bzw. Gesundheitsrisiko ist.

Angewandt wird es in Frischhaltedosen, Kühlschränken und Textilien und auch bald in Krankenhäuser; immer mehr Produkte enthalten Nanosiblerpartikel, die Bakterien und Keime abtöten soll.

Nützlich hierbei ist das Verhältnis der Oberfläche zum Volumen der Teilchen: Durch geringere Mengen des Edelmetalls werden Bakterien schon abgetötet.

Inzwischen haben Bioni CS zusammen mit dem Fraunhofer Institut für chemische Technologien eine Wandfarbe entwickelt, die auf der Anstrichoberfläche bis zu 99% der Schimmelpilze und Sporen dauerhaft abtöten. Laut Bioni sind die Nanosilberpartikel fest in den Molekülketten der Farbe eingebunden, was eine unkontrollierte Freisetzung der Teilchen verhindert. Durch die Beschichtung mit Nanosilberpartikeln könnten in Zukunft womöglich auch Krankenhauswände oder Pinzetten nahezu keimfrei gemacht werden.

Anwendung in mehreren Bereichen

Nicht nur im medizinischen Bereich wird es angewandt. In Socken und Sportbekleidungen werden Nanosilber verwendet, um Schweißgeruch zu neutralisieren (durch abtöten der Bakterien). Durch den Bestrich auf Frischehaltedosen sollen die Partikel Lebensmittel länger haltbar machen und als Zusatz in Zahncremen hilft Nanosilber dabei, dass Zähne weniger empflindich reagieren.
Laut einer Studie des Bundesinstituts für Risikobewertung (BfR) steht der Großteil der Verbraucher dem Material positiv gegenüber. Allerdings akzeptieren sie den Einsatz von Nanosilber nicht in allen Bereichen. "Je näher die Produkte mit dem Körper in Berührung kommen, umso skeptischer sind Verbraucher", erklärt René Zimmer, beim BfR für Nanotechnologie zuständig.

Noch ist unklar, wie Nanosilber auf Mensch und Natur wirkt

Bisher weiß man noch nicht ganz genau, ob Nanosilber wirklich unschädlich für den Menschen ist.
Hier ein paar Beispiele:

-tötet in Kläranlagen nützliche Bakterien
(sollte es ins Wasser kommen)
-Zell- und Organschäden im Körper
(durch die winzige Größe des Nanosilbers kann es in die Haut gelangen)


Nicht überall wo kein Nanosilber draufsteht, ist auch keines drin

Momentan haben Verbraucher allerdings meist nicht die Wahl, ob sie Produkte mit Nanosilber kaufen oder nicht. Denn bisher bleibt eine entsprechende Kennzeichnung dem Hersteller überlassen. "Verbraucher werden über die Verwendung von Nanosilber in Produkten nur dann informiert, wenn Hersteller gezielt mit den positiven Eingenschaften der Nanotechnologie in ihren Produkten werben", sagt Jurek Vengels vom BUND. "Das muss sich ändern. In Zukunft muss für den Käufer ersichtlich sein, ob ein Produkt Nanosilber enthält oder nicht", so der Chemikalienexperte.

V: Benetzung verschiedener Blätter

Durchführung:
Wir haben verschiedene Blätter mit einem Wassertropfen nass gemacht, und geschaut ob das Wasser von der Oberfläche benetzt wird oder ob es abgestoßen wird.

Die Blätter die wir benutzt haben sind:
- Apfelbaumblatt
- Ahornbatt
- Efeu
- Kohlrabiblatt

Beobachtung und Erklärung:
Bei dem Kohlrabieblatt perlt das Wasser vollkommmen ab. Es ist also stark hydrophob (Superhydrophob). Auch Efeu perlt das Wasser fast vollständig ab. Es ist also Hydrophob.
Bei dem Ahornblatt und dem Apfelbaumblatt wird das Wasser jedoch nicht abgestoßen. Das Oberfläche benetzt das Wasser bei beiden Blättern stark. Die Blätter sind also hydrophil.

Je mehr das Blatt die Oberfläche benetzt, desto hydrophlier ist die Oberfläche, desto besser zeiht das Wasser ein!

Professor Dr. Wilhelm Barthlott

Professor Barthlott wies anhand eines Rastermikroskops nach, dass die Oberfläche der Lotusblume nicht glatt sondern sehr rau ist. Die Lotusblüte ist also mit Noppen bedeckt.


Unter diesem Link könnt ihr einen kurzen Video-Clip über die Struktur der Lotusblüte anschauen:
http://www.lotus-effekt.de/funktion/mikro_clip.php

Falls ihr mehr über das Rasterelektronenmikroskop wissen wollt, ist hier ein Link dazu:
http://de.wikipedia.org/wiki/Rasterelektronenmikroskop


Das Wasser auf der Lotusblume berührt nur die raue und nicht die gesamte Oberfläche. Es kommt also nur mit dem Wachsbeschichteten Noppen in Berührung, die das Wasser vollkommen abstoßen. Sie sind also Hydrophob. Wenn das Wasser die Lotusblume berührt, wird auch der Schmutz mit dem Wasser weggetragen. Sogar Honig perlt von der Oberfläche ohne Rückstand ab!

Heute wird diese Eigenschaft (der sogenannte "Lotuseffekt") auch auf andere Oberflächen im Alltag eingesetzt. Einige Beispiele sind: Dachziegel, Textilien und Wandfarbe.

Professor Barthlott war Wissenschaftler für Systematische Botanik und Pflanzengeographie an der Universität in Heidelberg.
Außerdem hat er Forschungsaufträge zur Einrichtung dreier Nationalparks an der Elfenbeinküste bekommen.
Er forschte auch in Ecuador, Peru, Brasilien, USA, Großbritannien und Nordafrika.

Anschließend wurde er als Privatdozent ernannt und arbeitete an der Universität in Berlin.
Später wurde er dann auch noch Direktor und Professor an der Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn in Bonn.

Er erforschte Benetzbarkeit und Verschmutzung biologischer Oberflächen und die Systematik der Blütenpflanzen.

Euch interesiert wie Professor Barthlott aussieht? Dann schaut euch doch hier ein Bild von ihm an, um dem Namen ein Gesicht zuordnen zu können.

Steckbrief Lotusblume

Aussehen:
-schildförmige Blätter
-große Blüten
-weiß-rosa

Eigenschaften:
-flüssigkeitabweisend, dadurch immer sauber
→ es können sich keine Pilze oder Organismen bilden
→ Lotuseffekt

Fortpflanzung:
Bestäubung erfolgt durch Käfer

Nutzung:
-Zierpflanze
-Gemüse
-Forschungsobjekt für Oberflächenversiegelung
-Heilmittel

Wachsgebiete:
-Seen
-Teiche
-Sümpfe

Indische Lotusblume:
Vorkommen:
Asien
Australien

Amerikanische Lotusblüte:
Vorkommen:
Osten der USA

Besonderheiten:
Blätter der Lotusblüte sind nicht glatt sondern stark aufgeraut wie bei der Nanostruktur (dies kann man anhand eines Rasterelektronenmikroskops sehen)

Vorkommen des Lotuseffektes:
-Tulpen
-Kohl
-Libellen- und Schmetterlingsflügeln
-Schilf

Nutzung des Lotuseffektes:
-Dächer
-Autolack
-Badezimmer
-Zelte
-Markisen

Bionik

Dinge aus der Natur werden Technisch durch Naturwissenschaftler und Ingenieuren umgesetzt. Technische Anwendungsprinzipien werden also aus der Biologie abgeleitet.

Beispiele:
- Fisch als U-Boot Vorlage
- Vogel als Flugzeugvorlage
- Kletten als Klettverschlussvorlage
- Wiesenbockbart als Fallschirmvorlage
- Katzenpfoten die sich bei Richtungswechsel verbreiten als neuartige Autoprofilvorlage
- Flügelfrucht des Ahorns als Propellervorlage
- Schwimmhäute bei Fröschen als Schwimmflossenvorlage


Bottom-up Prozess
1. Biologische Grundlagenforschung
2. Erkennen und Beschreiben des Prinzips
3. Loslösung vom biologischen Vorbild und Übersetzung in nicht-fachspezifische Sprache
4. suche nach technischen Anwendungen
5. Entwicklung technischer Dinge