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MATERIALWISSENSCHAFT: Schutz vor Vereisung

Auf Oberflächen, die sowohl Wasser anziehende (hydrophile) als auch Wasser abstoßende (hydrophobe) Regionen besitzen, entsteht Eis langsamer. Forscher um Amy Betz von der Kansas State University kehrten von dem üblichen Ansatz ab, die Eisbildung mit komplett hydrophoben Materia­lien behindern zu wollen. Stattdessen untersuchten sie auf verschiedenen Oberflächen, bei welcher Temperatur binnen dreier Stunden die Vereisung einsetzt.

Auf einem rein hydrophilen Stoff erstarrt das Wasser bei knapp unter null Grad Celsius. Bei hydrophoben Flächen dagegen sinkt der Gefrierpunkt um etwa ein Grad, da die Tropfen schlecht daran haften. Misch­beschichtungen schnitten noch deutlich besser ab – sie erniedrigten den Gefrierpunkt um mehrere Grad. Die Erklärung der Forscher hierfür: Es bilden sich zwar in beiden Bereichen kleine Wasserkugeln, diese verschmelzen aber an den Grenzen miteinander und werden in den hydrophilen Regionen eingeschlossen. Die kombinierten Tropfen sind größer und müssen mehr Wärme abgeben, um zu erstarren. Zudem ist ihre Gesamtoberfläche kleiner als die der Vorgängertropfen. Dadurch wird Energie aus Oberflächenspannung frei, was den Gefrierprozess weiter verlangsamt.

Den Wissenschaftlern zufolge hängt die Größe des Effekts davon ab, wie die hydrophilen und hydrophoben Regionen angeordnet sind. Basierend auf diesem Prinzip lassen sich möglicherweise Flugzeugflügel, Kühlschränke oder Klimaanlagen entwickeln, die kaum vereisen.

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  • Quelle

Van Dyke, A. S. et al.: Droplet Coalescence and Freezing on Hydrophilic, Hydrophobic, and Biphilic Surfaces. In: Applied Physics Letters 107, 2015

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