Лотосов ефект - биология
Кога Lotus ефект, също Lotus ефект, е терминът, използван за описание на лошата омокряемост на повърхността, както може да се наблюдава в растението лотос. Водата се търкаля на капчици и поема със себе си всички частици мръсотия на повърхността. Това се дължи на сложната микроскопична и наноскопична архитектура на повърхността, която минимизира адхезията на частиците мръсотия.
Способността за самопочистване на водоотблъскващи микронаноструктурирани повърхности е открита през 70-те години и е прехвърлена към биомиметично-технически продукти от средата на 90-те години. Те са маркирани с марката Lotus-Effekt.
Принцип на работа
Поради високото си повърхностно напрежение водните капчици имат тенденция да минимизират повърхността си и следователно се опитват да постигнат сферична форма. Когато влезе в контакт с друга повърхност, действат адхезивни сили (адхезионни сили на повърхността), така че се получава същото. В зависимост от естеството на повърхността и повърхностното напрежение на течността може да възникне пълно (разпръскващо) или непълно омокряне.
Причината за самопочистването се крие в хидрофобна (водоотблъскваща) двойна структура на повърхността. Това намалява контактната площ и по този начин адхезивната сила между повърхността и частиците и капчиците вода, които лежат върху нея толкова много, че се получава самопочистване. Тази двойна структура се формира от характерно оформен епидермис, чийто най-външен слой се нарича кутикула и восъци по него. Епидермисът на растението лотос образува папили с височина около 10 до 20 микрометра и разстояние от 10 до 15 микрометра, върху които се образува т.нар. епикутикуларни восъци се поддържат. Тези отложени восъци са хидрофобни и образуват втората част на двойната структура. Това означава, че водата вече няма възможност да попадне в пространствата между листната повърхност, в резултат на което контактната площ между водата и повърхността е драстично намалена.
Биологичното значение на ефекта на лотоса за растението се крие в защитата срещу колонизация от микроорганизми, патогени или микроби, например спори на гъбички, или срещу растеж с водорасли. Това важи по подобен начин и за животни като пеперуди, водни кончета и други насекоми: те не могат да достигнат до всяка част на тялото си с крака, за да се почистят, и е още по-изгодно, ако влагата и мръсотията се откачат независимо. Друг положителен ефект от самопочистването е предотвратяването на замърсяване, което може да намали разпространението на светлина и по този начин фотосинтезата и да блокира устиците.
Технически приложения
Самопочистващите се повърхности имат нарастващо техническо и икономическо значение. Това желано свойство чрез суперхидрофобни микро- и наноструктурирани повърхности е чисто физико-химично явление и може да бъде биомиметично пренесено върху технически повърхности. В момента има около 600 000 сгради само с този продукт, които са оборудвани с повърхности на Lotus.
Способността за самопочистване на водоотблъскващи наноструктурирани повърхности е открита през 70-те години от Вилхелм Бартлот. По отношение на техническото обучение за прилагане на самопочистващия ефект, Barthlott кандидатства за международна патентна защита. Освен това продуктите, които се връщат към техническото обучение, разработено от Barthlott за прилагане на самопочистващия ефект, са всеобхватно защитени в международен план от марките "Lotus-Effect" и "Lotus-Effect". Изключителният собственик на марката е Sto AG в Щюлинген, производител на фасадни бои "Lotusan", [2] който Sto AG пусна през 1999 г. като първия търговски продукт в изпълнение на учението на Barthlott.
Допълнителни области на приложение са самопочистващите се очила, базирани на принципа на растението лотос от Ferro GmbH, които се използват, например, върху камерите за пътна такса на федералните магистрали в Германия. Degussa AG разработи прототипи на пластмаси и спрейове.
В рекламата, така наречените „лесни за почистване“ повърхности понякога умишлено се бъркат със самопочистващи се повърхности, базирани на лотосовия принцип.
Швейцарските компании HeiQ Materials AG и Schoeller Textil AG са разработили отблъскващ мръсотия текстил под марките "Barrier by HeiQ" и "NanoSphere". През октомври 2005 г. тестовете от изследователския институт на Хоенщайн показаха, че дрехите от гамата NanoSphere просто се оттичат, дори и след няколкократно измиване, доматени сосове, кафе и червено вино. [3] Има и друга възможна употреба за самопочистващи се сенници, мушами и платна, които иначе се замърсяват бързо и са трудни за почистване.
Суперхидрофобните повърхности позволяват да се разработят бански костюми, които не се мокрят, и корабни корпуси, които се плъзгат по-добре. Банските вече са използвани на международни турнири и са забранени отново от 2010 г., тъй като значително подобряват времето на плувците. [4]