Bionik: Antibakterielles Metall nach Vorbild des Lotusblatts
Mit einer neuen Technik hat ein europäisches Forschungs-Team eine antibakterielle und flüssigkeitsabweisende Metalloberfläche entwickelt, ganz nach dem Vorbild des Lotusblatts. Dies ist eine Weltpremiere mit vielversprechenden Anwendungen für selbstreinigende Maschinen und Gegenstände.
Das TresClean-Projekt hat seine Inspiration in den Verteidigungsmechanismen der Lotus-Pflanze mit seinen wasserabweisenden Blättern gefunden. Mithilfe von Hochleistungslasern wurde die Blattoberfläche der Lotus-Pflanze auf Metall imitiert, indem mikroskopisch kleine Erhöhungen Spitzen und Vertiefungen geschaffen wurden. Diese aufgeraute Oberfläche erschafft winzig kleine „Taschen“ aus Luft, wodurch die Kontaktfläche zu auftreffendem Wasser minimiert wird. Das Wasser liegt sozusagen auf einem Nadelbett, wird damit abgewiesen und springt von der Oberfläche zurück. Das Forschungsprojekt hat nun den Durchbruch geschafft, der es erlaubt, selbstreinigendes Blech auch grosstechnisch zu produzieren. Die erste Anwendung dieser Technik wird in der Lebensmittelindustrie sein, um antibakterielle Oberflächen herzustellen. Unternehmen, die biologische Lebensmittel wie Milch, Tomatensauce oder Joghurt produzieren, können in Form von erhöhter Produktivität und tieferen Kosten hiervon profitieren.
Der Projektleiter, Prof. Luca Romoli, erklärt die Ergebnisse des Projekts in seinen eigenen Worten: „Genau wie das Lotusblatt sich ohne Chemikalien oder Putzmittel selbst sauber halten kann, macht die zerklüftete, raue Metalloberfläche möglich, dass Wasser in Form von Tropfen bleibt und sich nicht über die Oberfläche ausbreiten kann. Weiter können Bakterien nicht am Metall haften, weil die Kontaktmöglichkeiten und die Präsenz von Wasser zusammen um 80% reduziert sind. Es handelt sich also um ein antibakterielles Metall.“
Vom Laser geformte Oberfläche
Diese Technik hat bereits für spezielle und teure Plastikkomponenten existiert, jedoch ist die Verwendung für selbstreinigendes Metall eine Weltpremiere. Die Metalloberflächen werden mit industriellen Photonik-Maschinen geformt. Dank dem Verfahren von TresClean kann die Bearbeitung der Oberfläche schnell erfolgen – 500 cm2 werden in weniger als 30 Sekunden zugeschnitten. Im Vergleich zu den Verfahren aus dem Frühjahr 2015 hat TresClean eine mehr als 150-fache Beschleunigung erzielt.
Erste Anwendungen sollen nun für Maschinenkomponenten in der Lebensmittelindustrie erfolgen, wo man sich von TresClean einen starken Effekt in der Produktivität erhofft. „Bei der Verarbeitung von Milchprodukten müssen Wannen alle sechs bis acht Stunden gereinigt werden, um exponentielles Wachstum von Bakterien zu verhindern. Das reduziert die Zeit, in der produziert werden kann“, sagt Romoli. „Durch die Zeiteinsparung für Reinigungsarbeiten wird also die Produktivität erhöht und der Energiekonsum wird ebenfalls reduziert. Alles in allem wird die Lebensmittelproduktion schneller, sicherer und somit ertragsreicher.“ Prof. Romoli sieht langfristig auch Anwendungen in anderen Bereichen: „Es ist denkbar, dass das Produkt von TresClean überall dort Vorteile bieten kann, wo Metall vor Befall von Bakterien geschützt werden muss. Das könnte zum Beispiel medizinische Schneideinstrumente, sterile Oberflächen, aber auch Geschirrspüler oder sogar Kochtöpfe betreffen.“
Video: https://vimeo.com/307225436
Quelle (EN): https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=51820.php
Originalartikel (EN): https://docs.wixstatic.com/ugd/18ea12_f88c3b4a824049f1a47a5a5c9e158802.pdf