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Bionik - der Lotuseffekt - Referat
1.Was ist Bionik?
Die Bionik ist ein Zweig der Wissenschaft bei dem man versucht Probleme mit Beispielen aus der Natur zu lösen. Dabei nehmen wir uns Beispiele an unterschiedlichen Sachen in der Natur wie zum Beispiel Lebewesen oder Pflanzen.
2. Welches Thema habe ich mir ausgesucht?
Das Thema was ich mir ausgesucht habe ist der Lotuseffekt. Er wurde in den 1970-er Jahren von Bionicker und Botaniker Wilhelm Barthlott aus Bonn entdeckt. In Jahrzehnter langer Arbeit wurde der Lotuseffekt genau analysiert und von Menschen nachempfunden. Man kann ihn heute häufiger im praktischen Einsatze finden und er ist seit dem 30.01.2003 patentiert. Im Einsatz ist er zum Beispiel bei Tischecken oder Fassadenfarbe. Daran finde ich so einiges interessant, zunächst wusste ich vorher noch nicht das der Lotuseffekt aus der Natur stammt. Außerdem beeindruckt mich das die Pflanze ohne jegliche Hilfe das Wasser abperlen kann. Die Menschen die den Lotuseffekt damals so genau nachempfinden konnten haben meinen Respekt verdient, das muss eine ziemlich komplexe Aufgabe gewesen sein.
3. Wie funktioniert das Vorbild in der Natur?
Der Lotuseffekt funktioniert grundsätzlich so, wenn Flüssigkeit auf die Pflanze kommt (zum Beispiel Wasser) das diese einfach abperlt. Aber warum ist das eigentlich so? Nun gut das hat verschiedene Gründe, zunächst einmal die Oberflächenstruktur. Die Oberfläche des Lotus ist chemisch nicht geladen was dafür sorgt das ziemlich wenig Anhaftungskraft besteht. Bei Regen bilden sich zum Beispiel kleine Tropfen auf den Blättern die dann durch die Oberflächenspannung einfach abperlen. In den kleinen Zellen, die sich in der Blatthaut der Lotuspflanze befinden, werden lösliche Wachse synthetisiert. Das heißt ganz einfach das in diesen kleinen Zellen lösliche Wachse hergestellt werden. Die Wachse werden dann nach oben getragen sodass ein lückenloser Film entsteht. Das kann man sehr gut unter einem Mikroskop erkennen, darunter erkennt. Das sorgt dafür, dass das Blatt eine leichte Raue genoppte Struktur erhält. Hierdurch herrscht noch wenige Kontaktfläche vom Wassertropfen zum Lotusblatt. Die Pflanze steht schräg, was auch dabei Hilft das die Wassertropfen abperlen, wenn diese abperlen nehmen sie Dreck und Staub mit. Also ist dieser Effekt sowas wie eine Selbstreinigung der Pflanze.
4. Wo kann man den Lotuseffekt in der Verwendung entdecken?
Damals als man den Effekt entdeckt hat, wurde er rekonstruiert. Natürlich musste man ausprobieren ob es dann auch wirklich klappt, die Idee war ein Honiglöffel. Die oben beschriebene Mikrostruktur wurde auf den Löffel nachproduziert. Das Ergebnis war, dass der Honig nicht klebte, sondern einfach abperlte genauso wie in der Natur. Heutzutage gibt es viele verschiedene Verwendungen, zum Beispiel die Oben genannte Fassadenfarbe, die Schmutz und Wasser auch einfach abperlen lässt. Dabei kann bei der Herstellung nicht die genaue Struktur erzielt werden, da es sich hierbei ja um eine Flüssigkeit handelt, es können hierbei nur ähnliche Strukturen zustande kommen, trotzdem ist der Effekt der gleiche. Am nützlichsten ist, finde ich, dass Silikonwachs das auf verschiedene Flächen aufgetragen werden kann und somit den Wasserabweisenden Effekt aufweist.
5. Der Lotuseffekt in der Zukunft
Wissenschaftler haben bereits Forschungen angestellt, neue Gebiete für das Naturphänomen zu finden. Denkbar hierbei wären Erfindungen wie Autolack und Fensterscheiben. Bei den Fensterscheiben wäre hierbei der Vorteil das man diese nur noch von innen Putzen müsste. Bei Autolack ist der nutzen selbstverständlich, hierbei ist der Nutzen das, wenn man durch dreckige Passagen (zum Beispiel durch den Wald) fährt, dass der Schmutz einfach abperlt. Jedoch gibt es bei dem Autolack auch Probleme und zwar das Flächen die den Wasserabweisenden Effekt haben, automatisch matt werden, das ist nicht unbedingt gerne gesehen in der Autobranche. Was auch denkbar wäre ist Flugzeug lack, das Eiskristalle und Wassertropfen keinen Halt mehr am Rumpf des Flugzeuges finden. Was hierbei allerdings die Sorge ist, ist das die Geschwindigkeit zu hoch wären und die Oberflächenstruktur direkt zerstört werden würde. Ich denke das die Produkte nicht so schnell erscheinen werden auf Grund dessen das diese Ideen immer noch viele Makel hat. Aber Grundsätzlich sind die Produkte sehr Innovative Ideen.
6. Reflektion: Wie gut bzw. schlecht ist die technische Umsetzung?
Ich finde das die Technische Umsetzung sehr gut gelungen ist, weil man heut noch sehen kann das der Effekt viel bringen kann. Sei es um ständiges Putzen zu verhindern oder um mehr Sicherheit zu gewährleisten. Dieser Umsetzung kommt der Natur sehr nahe, man kann sie sehr vielfältig nutzen. Aber es gibt auch negative Aspekte, zum Beispiel das die Oberfläche bei sehr hohen Geschwindigkeiten kaputt gehen kann, außerdem ist die Oberfläche allgemein ziemlich zerbrechlich, was gegen den Einsatz im Straßen- und oder Luftverkehr spricht.
6.1 Was könnte meiner Meinung nach besser gemacht werden?
Die Oberfläche muss definitiv robuster werden, sodass der Lotuseffekt, (wie oben schon beschrieben) auch im Straßen und Flugverkehr eingesetzt werden kann. Die könnte man mit dem Lösungsansatz einer Robusteren Flüssigkeit verwirklichen. Viellicht kann man auch die Oberfläche noch so verkleinern, dass es viele kleine Zellen sind und der Effekt gleich ist. Das könnte man dann bei den Fensterscheiben verwenden, dass man halbwegs gut durchsehen kann.
6.2 Wie gut/schlecht ist der Nutzen für den Menschen?
Der Nutzen für die Menschen ist sehr gut, der Lotuseffekt spart viel Zeit und mühsames Putzen. Wenn man zum Beispiel eine Fläche hat die nicht nass werden darf kann man hier den Effekt sich gut zunutze machen.
7. Fazit
Der Lotuseffekt ist eine bedeutende Entdeckung der Menschheit die man sehr vielfältig nutzen kann. Dieses Phänomen kann bei richtiger Anwendung vieles vereinfachen, hierbei werden viel Zeit und Mühe gespart. Außerdem ist es ein Vorkommnis mit viel Potential. Dieses Potential sollte man nutzen um noch mehr Dinge (wie z.B die Sache mit dem Flugzeug) Sicherer und sauberer zu machen. Kurz gesagt ist es eine wichtige Erfindung
Quellen:
https://www.br.de/wissen/bionik-lotuseffekt-vorbild-natur-technik-100.html
https://www.leifiphysik.de/uebergreifend/bionik/grundwissen/der-lotuseffekt-selbstreinigende-oberflaeche
https://de.wikipedia.org/wiki/Bionik
https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/biologie-abitur/artikel/bionik
https://blog.ratioform.de/vorbild-natur-teil-2-der-lotuseffekt-wie-pflanzen-sich-vor-naesse-schuetzen/#:~:text=Wie%20ausgekl%C3%BCgelt%20sich%20die%20Natur,Blattoberfl%C3%A4che%20mit%20Wasserr%C3%BCckst%C3%A4nden%20zu%20benetzen.
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