Superhydrophobie und Selbstreinigung

Abstract

Zahlreiche Fragen im Zusammenhang mit den Oberflächenphänomenen Superhydrophobie und Selbstreinigung sind noch unbeantwortet. Erstmals wurden umfassend zu diesem technisch hoch interessanten Themenkomplex mehr als 380 Publikationen aus der Biologie und der Technik zusammengetragen. In der vorliegenden Arbeit wurde die Diskrepanz zwischen Selbstreinigung und dem Befall von Pflanzen wie Weizen (Triticum aestivum) und Lotus (Nelumbo nucifera) mit mehltauerregenden Pilzen in Abhängigkeit von Niederschlägen untersucht. Ein Zusammenhang zwischen Niederschlägen und Abreinigung konnte gezeigt werden. Die dennoch erfolgreiche Infektion ist auf die besondere Anpassung von echten Mehltaupilzen an trockene Bedingungen zurückzuführen. <br /> Die Besiedlung von Fassadenfarben und Dachziegeln mit Mikroalgen, welche Zerstörungen bei Baustoffen verursachen können, wurde in einem Laborexperiment mit simulierten Freilandbedingungen untersucht. Bei selbstreinigenden Baustoffen konnte eine Verringerung der Besiedlung im Vergleich zu konventionellen Baustoffen festgestellt werden. <br /> Kondensation führt gemäß aktuellen Erkenntnissen zu einem Verlust der antiadhäsiven Eigenschaften unbenetzbarer Oberflächen. Bei 13 untersuchten Pflanzenarten und vier technischen Oberflächen konnte gezeigt werden, dass die Änderung der Benetzbarkeit von strukturellen Parametern bestimmt wird und Oberflächengeometrien existieren, welche ausschließlich den antiadhäsiven Zustand energetisch bevorzugen.

Several questions regarding the phenomena superhydrophobicity and self-cleaning were still unanswered. For this reason, more than 350 publications on the subjects superhydrophobicity and self-cleaning have been analysed in this thesis. It was investigated how pathogenic fungi causing powdery mildew are able to infect certain plant species (wheat, lotus) although these plants have self-cleaning surfaces. Precipitation was supposed to be a key factor for an effective self-cleaning. A relationship between precipitation and the removal of pathogens from the surfaces of wheat and lotus was found. It is concluded that the successful infection by fungi causing powdery mildew is probably due to specific adaptations of these organisms enabling them to cope with dry conditions. In an experiment under controlled conditions the colonization of façade paints and roof tiles with microalgae was investigated. Microralgae are considered to seriously damage building materials. It could be shown that building materials with self-cleaning surfaces were significantly less covered with microalgae than conventional surfaces. According to the latest knowledge, condensation causes a loss of anti-adhesive properties with superhydrophobic surfaces. By investigating 13 different plant species and four technical surfaces it was revealed that changes in the wetting regime on micro- and nanostructured surfaces strongly depend on surface geometry.