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Die Nano-Beschichtung ist dem Lotusblatt nachempfunden.

Wie funktioniert eine Nanobeschichtung?

Das Prinzip, dass sich hinter Nano-Beschichtung und Lotuseffekt verbirgt

Jeder hat schon einmal davon gehört: Glasscheiben, die man nicht zu reinigen braucht. Und bestimmt hat so manch einer auch daran gezweifelt. Es scheint einfach zu schön, um wahr zu sein! Fakt ist, dass durch eine sogenannte Nano-Beschichtung nicht nur die  Kalkablagerungen in der Dusche verringert, sondern generell die Reinigung einer Glasdusche um Einiges erleichtert wird. Aber welches technologische Prinzip verbirgt sich eigentlich hinter den so genannten selbstreinigenden Oberflächen? Wie genau ist die Oberflächenversiegelung des Glases beschaffen, um den so genannten Lotuseffekt zu erzielen? Für unsere technisch interessierten Leser/innen gehen wir ein bisschen ins Detail und erklären die Begriffe Lotuseffekt, Nanotechnologie und Nanoversiegelung.

Die Nanoversiegelung: der Natur abgeschaut

Selbstreinigende Oberflächen sind ein berühmtes Beispiel für menschliche Erfindungen, die der Natur abgeschaut sind. Genau wie der Klettverschluss von der Klette inspiriert wurde, der Fallschirm vom Löwenzahn oder der Saugnapf vom Tintenfischtentakel, so wurde die Nanoversiegelung dem Lotusblatt nachempfunden. Dieses weist eine äusserst geringe Benetzbarkeit auf, so dass Wasser und Schmutz an ihm einfach abperlen. Die selbstreinigenden Eigenschaften des Lotus sind dem Menschen bereits seit Jahrtausenden bekannt. Sie sind der Grund, weshalb diese Pflanze im Buddhismus als Symbol der Reinheit gilt. Aber obwohl Forscher und Erfinder sich immer schon von der Natur haben inspirieren lassen, geschah die Nachahmung des Lotusblattes in Form der Nano-Beschichtung erst relativ spät: in den 90er Jahren des vorigen Jahrhunderts. Das liegt nicht nur daran, dass die hydrophobe (d. h. wasserabweisende) Struktur des Lotusblattes sehr kompliziert ist. Sie gehört ausserdem einer besonders  kleinen Grössenordnung an: der Nanoebene.

 

Der Lotus verfügt über eine natürliche Nano-Beschichtung.

Das Lotusblatt als Vorbild für die Nano-Beschichtung.

 

Nanoteilchen und Nanotechnologie

Nanoteilchen  bzw. Nanopartikel sind Teilchen, deren Grösse sich zwischen 1 und 100 Nanometern bewegt. Ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter (10-9 m). Das ist zu klein nicht nur fürs menschliche Auge, sondern auch für das traditionelle Mikroskop. Erst die Erfindung des modernen Rastertunnelmikroskops machte die Erforschung der Nano-Welt  und damit letztendlich auch die Nano-Beschichtung möglich. Grob gesagt  bezeichnen die Wörter „Nanotechnologie“ oder „Nanotechnik“ Veränderungen in der Struktur eines Materials, die in dieser bestimmten, sehr kleinen Grössenordnung stattfinden.

Warum Nanotechnik?

Veränderungen auf Nanoebene haben direkten Einfluss auf die Eigenschaften eines Materials. Das ist insbesondere für Oberflächenstrukturen interessant. So kommt Nanotechnik auf diesem Gebiet denn auch häufig zur Anwendung. Etwa in Kühlschränken, die mit Silberpartikeln beschichtet werden, um eine antibakterielle Wirkung zu erzielen. Und eben auch, um den Lotuseffekt für Glasscheiben und andere Oberflächen nachzuahmen. In den letzten Jahren hat der Gebrauch von Nanotechnologie eine wissenschaftliche und gesellschaftliche Debatte verursacht. Schliesslich handelt es sich um eine sehr neue Technologie, deren Langzeitauswirkungen auf Umwelt und Gesundheit noch nicht erforscht werden konnten. Dies gilt vor allem für Nano-Produkte, die direkt mit unserem Körper in Kontakt kommen – wie etwa Sonnencremes – und nicht so sehr für die Nano-Beschichtung in Dusche und Bad.

 

Die Nano-Beschichtung wurde erst durch moderne Rastertunnelmikroskope möglich.

Modernste Technologie war Voraussetung für die Erfindung der Nano-Beschichtung.

 

Aber worin besteht nun eigentlich der Lotuseffekt?

Der Lotuseffekt, auf dem die Nano-Beschichtung basiert, funktioniert wie folgt: Wasser besitzt von sich aus eine hohe Oberflächenspannung und tendiert daher dazu, seine Oberfläche zu minimieren. D. h., es bildet Tropfen. Tritt es jedoch mit einer Oberfläche in Berührung, kommen sogenannte Adhäsionskräfte ins Spiel. Diese wirken gegen die Oberflächenspannung des Wassers und führen dazu, dass es die Oberfläche benetzt. Die Stärke dieser Adhäsionskräfte hängt davon ab, wie gross die Kontaktfläche zwischen den Wassertropfen und den Partikeln der Oberflächenstruktur ist. Im Falle des Lotusblattes beträgt diese Kontaktfläche nur etwa 0,6 % des Wassertropfens. So kommen praktisch keine Adhäsionskräfte zur Wirkung: das Wasser fällt in Tropfen vom Blatt. Hierbei spült es den Schmutz mit ab, da die Haftung der Schmutzpartikel am Wassertropfen grösser ist als die Haftung am Blatt. Für den Lotus hat dieser natürliche Oberflächenschutz den Vorteil, dass sich keine Krankheitserreger auf seinen Blättern festsetzen. Ausserdem können keine Schmutzpartikel die Fotosynthese stören.

 

Die Nano-Beschichtung schützt die Glasscheibe vor Kalk-und Schmutzrückständen.

Mit einer Nano-Beschichtung perlen die Wassertropfen von der Glasscheibe ab.

 

Die Nano-Beschichtung ahmt den Lotuseffekt nach

Kommt die Nanostruktur des Lotus vor allem dessen Gesundheit zugute, verhilft uns der Nano-Effekt auf dem Glas zu einer grösseren Bequemlichkeit. Glasflächen mit einer Nano-Beschichtung müssen sehr viel seltener gereinigt werden als herkömmliches Glas. In Wirklichkeit werden zwei Schichten auf dem Glas angebracht: die eigentliche Oberflächenbeschichtung mit der wasserabweisenden Nanostruktur; und eine Schicht, die als Verbindung zwischen dieser und dem Glas dient. Sie gehen hierbei eine physikalische Verbindung ein. Die Natur ist dem Menschen allerdings immer einen Schritt voraus. Eine Nano-Beschichtung ist nicht ganz so perfekt wie die des Lotusblattes. Sie ist zwar sehr viel pflegeleichter, aber ganz von alleine reinigt sie sich denn doch nicht. Darum sprechen wir ehrlicherweise lieber von einer „arbeitserleichternden Oberfläche“. Im Marketingbereich hat sich generell jedoch der Begriff „selbstreinigende Oberfläche“ durchgesetzt.

Auch eine Duschglas-Beschichtung muss gepflegt werden

Die Nano-Beschichtung für Glas der Firma Teuscher bietet einen hohen Schutz gegen Schmutz- und Kalkrückstände und kann mit der Zeit nach Bedarf erneuert werden. Unterstützend empfiehlt es sich, einen Nano-Glasreiniger zu verwenden, sowie die Nano-Beschichtung selbst hin und wieder mit einem Sanitär-Beschichtungsset zu erneuern. So werden Sie lange Freude an Ihrer Duschglas-Beschichtung haben.