Selbstreinigende Oberflächen durch Sonnenlicht

Man spricht vom Lotuseffekt wenn Schmutz, der sich auf der Oberfläche der Pflanze befindet, durch Regenwasser wieder abgewaschen wird. Ein Phänomen, das man in der Wissenschaft zu imitieren versucht. Die Frage, warum das Wasser von der Oberfläche abperlt und den Schmutz mitreißt, hängt mit der Strukturierung auf Mikro- und Nanometerebene zusammen. \"Der Wassertropfen muss in eine Kugelform gebracht werden. Dies geschieht indem man den Kontakt zwischen der Tropfenoberfläche und der Oberfläche minimiert und letztere auch noch hydrophob, also wasserabweisend macht\", erklärt Guido Kickelbick vom Institut für Materialchemie der TU Wien.
Eine andere Möglichkeit, die als aktive Reinigung bezeichnet wird, hat nichts mit dem Lotuseffekt zu tun. Hierbei bringt man Nanopartikel, die aus Titandioxid bestehen, auf eine Oberfläche auf. Organische Schmutzstoffe werden durch die Aktivität der Titandioxidoberfläche unter Bestrahlung mit Licht abgebaut. Diesen Vorgang bezeichnet man als Photokatalyse. Beide Mechanismen, sowohl der passive Lotuseffekt als auch die aktive Beschichtung mit Nanopartikel haben ihre Nachteile. Der Lotuseffekt geht aufgrund zahlreicher mechanischer Belastungen mit der Zeit verloren. Bei der Titandioxidbeschichtung von Glas hat sich herausgestellt, dass sich solche Oberflächen als sehr stabil gegen Umwelteinflüsse erweisen. \"Diese Systeme werden bereits verkauft. Man bezeichnet es als aktives Glas und erspart sich damit sehr viele Reinigungskosten. Bisher funktioniert es aber nur auf rein anorganischen Oberflächen. Würde man versuchen die Titandioxidpartikel auf organischen Polymeren aufzubringen, so hätte das zur Folge, dass sich die Polymere während der Photokatalyse selbst abbauen und irgendwann würden die aktiven Partikel von der Oberfläche abfallen\", erklärt Kickelbick.

Im neuen Forschungsprojekt \"PHONAS\", das seit Januar 2007 in Zusammenarbeit mit dem ARC Seibersdorf läuft, versuchen die TU-ForscherInnen die Nanopartikel so zu formen, dass sie auf einer Seite aktiv sind und auf der anderen Seite nicht aktiv. \"Die Partikel sollen so beschichtet werden, dass sich die inaktive Seite mit dem Kunststoff der Beschichtung verbindet. Nur eine Seite der Beschichtung ist somit aktiv, nämlich die, die nach oben schaut. Die andere Seite ist für die Zersetzungsmechanismen inaktiv\", so Kickelbick. Dies möchten die WissenschafterInnen mit neuen Verfahren bewerkstelligen.
Das System bietet den Vorteil, dass es auf jede beliebige Lackoberfläche aufgebracht werden kann und somit auch für Innenbereichsnutzungen anwendbar wäre. Funktioniert der Mechanismus, könnte so eine Beschichtung auch Zellen, Viren und vieles mehr angreifen. Sie bildet eine ideale Grundlage um damit Wände in Krankenhäusern zu beschichten und das Risiko von Infektionen herabzusetzen.