Versuch 1.2.

Lotus-Effekt – Wasser auf hydrophoben Oberflächen


Benötigte Materialien:

• 1 Wachspapier
• 1 Kohlrabiblatt
• 1 Becherglas mit Wasser
• 1 Pasteurpipette

Durchführung:

Mit der Pipette haben wir einen Wassertropfen auf das Wachspapier gegeben und beobachteten den Tropfen beim Neigen des Papiers. Gleiches machten wir mit einem Salat- und einem Kohlrabiblatt. Die Tropfen haben wir jeweils mit dem Stereomikroskop betrachtet. Anschließend haben wir kurz die Blätter in ein mit Wasser gefülltes Becherglas getaucht. Daraufhin zerreiben wir die Pflanzenblätter zwischen den Fingern und wiederholen den Versuch.

Beobachtung:

Beim Wachspapier sowie beim Kohlrabiblatt läuft der stark kugelförmige Wassertropfen extrem gut ab (ohne Rückstand). Mit dem Mikroskop haben wir auf dem Wachspapier und dem Kohlrabiblatt unter dem Wassertropfen eine silbrig glänzende Schicht erkannt. Das ist der so genannte Spiegeleffekt.
Sehr gut können wir die silbrige Schicht auch beobachten, wenn wir das Kohlrabiblatt in die Wasserschale tauchen. Allerdings verschwindet die Schicht an den Stellen, die zwischen den Fingern gerieben wurden. Auch läuft das Wasser nach dem Herausholen des Kohlrabiblatts aus dem Becherglas ohne Rückstand ab.

Erklärung:

Die Beschichtung des Wachspapiers und die oberste Schicht der Kohlrabiblätter sind superhydrophob (extrem wasserabweisend).
Die Oberfläche des Kohlrabiblatts ist aus hügeligen Mikrostrukturen, die mit Wachs -Nanokristallen besetzt sind.
Diese Kristalle sind aus demselben Stoff wie die Beschichtung des Wachspapiers.
Außerdem wird die Form des Wassertropfens von seiner eigenen Oberflächenspannung (Kohäsion) bestimmt. Der Spiegeleffekt beim Eintauchen ins Wasser ist nichts anderes als eine Totalreflexion des Lichts an der Grenzoberfläche zwischen Luft und Wasser.
Durch die Reibung wird die Oberfläche des Kohlrabiblatts so beschädigt, dass ihre superhydrophoben Eigenschaften verloren gehen.