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Snc lotus modul

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  • 1. Der Lotus-Effekt ® 1. April 2011
  • 2. Selbstreinigende Oberflächen: Der Natur abgeschaut Quelle: Swiss Nano-Cube Nanostrukturierte Oberflächen mit selbstreinigenden Eigenschaften Detaillierte Informationen zum Thema sind in der Versuchsanleitung Lotuseffekt zu finden.
  • 3. Inhalt
    • Einführung
    • Theoretische Grundlagen
    • Intermolekulare Bindungen
    • Oberflächenspannung
    • Hydrophobie und hydrophober Effekt
    • Das Lotusblatt (I): Oberflächenstruktur
    • Das Lotusblatt (II): Kontaktwinkel
    • Der Künstliche Lotus-Effekt ®
    • Lernziele
  • 4. Einführung Video: Lotusan: Technische Verwendung des Lotuseffekt www.sto.de Video Lotusan
  • 5. Theoretische Grundlagen Intermolekulare Bindungen
    • Bindungen zwischen Molekülen (nicht kovalent!).
    • Verantwortlich für die Ordnung in Feststoffen und Flüssigkeiten.
    • In Gasen existieren keine intermolekularen Bindungen.
    • Unterteilung nach Bindungsstärke:
    • Inoenbindungen (stark).
    • Van der Waals Bindungen (schwach).
    • Weitere Unterteilung der Van der Waals Bindungen:
    • Dipol-Dipol Bindungen (stärker, z.B. bei Wassermolekülen).
    • Londonsche Dispersionskräfte (schwächer, z.B. Ölen).
  • 6. Theoretische Grundlagen Oberflächenspannung Quelle: Swiss Nano-Cube
  • 7. Theoretische Grundlagen Hydrophobie und hydrophober Effekt
    • Hydrophob: Griechisch für wasserabweisend.
    • In der Chemie: Hydrophob steht für schwach Wasser bindend (z.B. Öle, Fette, Wachse).
    • Hydrophober Effekt:
    • Entsteht, wenn sich hydrophobe Moleküle in Wasser befinden.
    • Dipol-Dipol Bindungen zwischen Wassermolekülen sind gegenüber den schwachen Londonschen Dispersionskräften bevorzugt.
    • Wassermoleküle versuchen, möglichst viele Dipol-Dipol Bindungen untereinander einzugehen.
    • Verringerung der Bindungsoberfläche zu den hydrophoben Molekülen, mit denen die Wassermoleküle nur schwache Bindungen eingehen können.
    • Bildung von „Öltropfen“ im Wasser.
  • 8. Theoretische Grundlagen Das Lotusblatt (I): Oberflächenstruktur Quelle: Swiss Nano-Cube Superhydrophob: Hydrophobie + Geringe Kontaktfläche Sehr geringe Haftung an der Oberfläche
  • 9. Theoretische Grundlagen Das Lotusblatt (II): Kontaktwinkel Quelle: Swiss Nano-Cube
  • 10. Theoretische Grundlagen Der Künstliche Lotus-Effekt ® (I)
    • Der Lotus-Effekt ® bezeichnet die selbstreinigende Eigenschaft einer Oberfläche.
    • Selbstreinigend bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Oberfläche durch Wasser ohne den Einsatz weiterer Substanzen gereinigt werden kann.
    • Der Effekt ist nicht auf die Lotuspflanze beschränkt und kann auch künstlich erzeugt werden.
    • Dabei werden die zu behandelnden Oberflächen künstlich rau gemacht, so dass ihre äusserste Schicht, ähnlich wie die Blätter der Lotuspflanze, eine im Nanometerbereich „hüglige“ Struktur aufweist.
  • 11. Theoretische Grundlagen Der Künstliche Lotus-Effekt ® (II)
    • Ein Verfahren zur künstlichen Herstellung superhydrophober Oberfläche ist das Sol-Gel-Verfahren.
    • Ausgangsmaterial: Siliziumdioxid-Nanopartikel mit hydrophoben Seitenketten in stabiler Dispersion.
    • Durch allmählichen Entzug des Dispersionsmittels bildet sich ein Gel, welches auf Oberflächen aufgetragen werden kann.
    • Nachdem der Rest des Lösungsmittels verdunstet ist, bleibt eine raue, hydrophobe Oberflächenbeschichtung zurück
    Quelle: Swiss Nano-Cube
  • 12. Lernziele
    • Den Hydrophoben Effekt verstehen und erklären können, warum hydrophob nicht gleich wasserabweisend ist.
    • Verstehen, was die besonderen Eigenschaften der Lotuspflanze sind.
    • Das Sol-Gel-Verfahren beschreiben können.
    • Erklären können, was superhydrophob bedeutet.