q&more
Meine Merkliste
my.chemie.de  
Login  

News

Neues atmendes Material schmiert sich bei Bedarf selbst

Wie beim Regenwurm

Iris Maurer

Wie beim Regenwurm: Das neue atmende System vom INM schmiert sich selbst, wenn Druck auf das Material ausgeübt wird.

15.11.2018: Regenwürmer sind immer sauber, selbst wenn sie aus noch so feuchter, klebriger Erde kommen. Das haben sie einer Schmutz abweisenden, gleitfördernden Schmierschicht zu verdanken, die sich auf ihrer Haut immer wieder selbst bildet. Forscher vom INM haben dieses System aus der Natur nun künstlich nachgebaut: Sie entwickelten ein Material mit einer Oberflächenstruktur, die sich selbst und immer dann mit Schmiermittel versorgt, wenn Druck ausgeübt wird. Da das so geschmierte Material reibungsmindernd ist und auch das Aufwachsen von Mikroben verhindert, können sich die Wissenschaftler zahlreiche Anwendungen in der Industrie und Biomedizin vorstellen.

Die Wissenschaftler entwickelten ein Material aus einem weichen Kunststoff, in dessen Innerem sich Tröpfchen aus Silikonöl als Schmiermittel befinden. „Wenn wir Druck auf das Material geben, verändern die Tröpfchen ihre Form und wandern an die Oberfläche. Das Silikonöl verteilt sich dann gleichmäßig auf der Oberfläche zu einer wasser- und schmutzabweisenden Gleitschicht“, erklärt Jiaxi Cui, Leiter der Forschungsgruppe Schaltbare Mikrofluidik. Verringert sich der Druck, bilden sich die Tröpfchen zurück. Außerdem lässt sich die Gleitschicht auch entfernen und bildet sich immer wieder neu, wenn wieder Druck auf das Material einwirkt. „Es reagiert also dynamisch auf Druck – wie ein ‚atmendes‘ System“, fasst Cui zusammen.

Die Oberflächenstruktur des neuen Materials spielt ebenfalls eine wichtige Rolle: „Auch hierbei haben wir uns vom Regenwurm inspirieren lassen. Seine Hautoberfläche ist nicht glatt, sondern rau. Das haben wir bei unserem Material berücksichtigt und die Oberfläche aufgeraut“, erläutert Cui. Gerade durch diese Rauigkeit könne sich ein gleichmäßiger Schmierfilm ausbilden und gut haften bleiben. Davon hängt ab, wie reibungsmindernd sich das neue Material verhalten kann. „Die Oberflächenstruktur ist aber auch für die Langlebigkeit der Schmierwirkung von Bedeutung: „Wir haben den Gleitfilm auf unseren ‚Regenwurmstrukturen‘ mit einem Gleitfilm auf einer glatten Oberfläche verglichen: Unsere Strukturen überstehen 10.000 Reibungszyklen, während es bei Gleitfilmen auf glatten Strukturen nur 300 Reibungszyklen sind“, sagt der Chemiker Cui. Gerade diese Kombination aus rauer Oberfläche und den Schmiermitteltröpfchen im Inneren sei das Besondere an dem neuen Material.

Zwar gibt es schon einige Strukturen, die die Reibung vermindern, darunter auch solche, die der Funktionsweise von Tierhäuten nachempfunden sind. Auch Systeme, die selbst Schmierstoffe freisetzen, sind von Forschern untersucht. Sie alle funktionieren bisher jedoch nur in flüssiger Umgebung.

„Wir stellen erstmals eine Anwendung vor, die die Reibung in fester Umgebung verringert und haben uns dafür vom Regenwurm inspirieren lassen, da er auch durch eine feste Umgebung, Erde, gleitet“, betont Cui. Die Forscher können sich zahlreiche Anwendungen in der Industrie oder Biomedizin vorstellen, nämlich immer dann, wenn ein Gerät reibungslos durch etwas Festes gleiten soll.

Originalveröffentlichung:
Zhao, Huaixia; Sun, Qiangqiang; Deng, Xu; Cui, Jiaxi; "Earthworm-Inspired Rough Polymer Coatings with Self-Replenishing Lubrication for Adaptive Friction-Reduction and Antifouling Surfaces"; Advanced Materials; 2018, 30 (29), 1802141.

Fakten, Hintergründe, Dossiers

  • Silikonöle

Mehr über Leibniz-Institut für Neue Materialien

  • News

    Verbesserter Korrosionsschutz durch plättchenförmige Zinkphosphat-Partikel

    Für Architektur, Brücken- und Schiffsbau werden große Mengen Stahl verbaut. Solche Konstruktionen sollen langlebig sein. Sie dürfen auch im Laufe vieler Jahre nicht an Festigkeit und Sicherheit verlieren. Dafür müssen verwendete Stahlplatten und –träger dauerhaft und großflächig gegen Korro ... mehr

    Dreifach-Kur für Wärmetauscher

    Während der Verarbeitung von Milch und Saft kommen in der Lebensmittelindustrie häufig Wärmetauscher zum Einsatz. Um Verbraucher nicht zu gefährden, müssen die Oberflächen der Wärmetauscher frei von Keimen sein. Gerade in den vielen Rillen und Mulden können sich hartnäckige Biofilme ablager ... mehr

    Biegsame Touchscreens

    Die Elektronik in Touchscreens, Bildschirmen und Solarzellen muss gleichzeitig transparent und leitfähig sein. Zunehmend sollen Elektroden aber auch biegsam sein, um sie beispielsweise direkt in Kleidung oder Verpackungen einbauen zu können. Möglich wäre dies durch eine druckbare Elektronik ... mehr

q&more – die Networking-Plattform für exzellente Qualität in Labor und Prozess

q&more verfolgt den Anspruch, aktuelle Forschung und innovative Lösungen sichtbar zu machen und den Wissensaustausch zu unterstützen. Im Fokus des breiten Themenspektrums stehen höchste Qualitätsansprüche in einem hochinnovativen Branchenumfeld. Als moderne Wissensplattform bietet q&more den Akteuren im Markt einzigartige Networking-Möglichkeiten. International renommierte Autoren repräsentieren den aktuellen Wissenstand. Die Originalbeiträge werden attraktiv in einem anspruchsvollen Umfeld präsentiert und deutsch und englisch publiziert. Die Inhalte zeigen neue Konzepte und unkonventionelle Lösungsansätze auf.

> mehr zu q&more

q&more wird unterstützt von:



Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.