Dez19

Wasser ist in vielen Gegenden der Welt Mangelware. Forscher und Ingenieure suchen deshalb nach neuen Möglichkeiten, Wasser möglichst effizient zu gewinnen. So suchte man nach einem Material, das Wasser effektiv kondensieren und abtransportieren kann. Käfer, Kaktus und Kannenpflanze zeigen, wie es funktioniert.

Kaktus als Beispiel für raffinierten Wassertransport @ CC0 Creative Commons

Kaktus als Beispiel für raffinierten Wassertransport @ CC0 Creative Commons

Ein Kaktusstachel besitzt eine konische Form. Am Ansatz ist er breit, zum Ende hin wird er dünn und spitz. Diese Form lässt Kapillarkräfte entstehen, die einen Wassertropfen von der Stachelspitze hin zum Kaktusstamm treiben lässt.

Nebeltrinker-Käfer (Onymacris rugatipennis) im Dead Vlei, Namibia © Thomas Schoch - eigenes Werk, CC-BY-SA-3.0

Nebeltrinker-Käfer (Onymacris rugatipennis) im Dead Vlei, Namibia © Thomas Schoch – eigenes Werk, CC-BY-SA-3.0

Der Nebeltrinker-Käfer, Onymacris, ein Käfer aus der Familie der Schwarzkäfer, ist endemisch in der Namib-Wüste. Er ist 2 cm gross, schwarz und hat auffällig lange Beine. Dies macht es ihm möglich den Abstand des Rumpfes vom heissen Sand gross zu halten. Die Deckflügel haben kleine Noppen und in der Mitte eine Rinne. Der Nebel kondensiert in kleinen Tröpfchen an den Noppen und fliesst über die Rinne seines Rückens direkt ins Maul. So gewinnt er aus über die Wüste hinweg ziehenden Nebelschwaden sein Wasser. Die Struktur seiner Deckflügel ist eine Kombination hydrophiler Noppen (Wasser anziehend) und hydrophober flacher Bereiche (Wasser abstossend).

   Nebeltrinker-Käfer: Beschaffenheit seiner Flügel zur Kondensation von Wasser, Quelle: Springer

Nebeltrinker-Käfer: Beschaffenheit seiner Flügel zur Kondensation von Wasser, Quelle: Springer

Die fleischfressende Kannenpflanze fängt ihre Opfer, meist Ameisen, mit einem Trick. So sind Teile der Pflanze mit einem glitschigen Ölfilm überzogen, auf dem die Ameisen ausrutschen und in den Kelch stürzen.

Fleischfressende Kannenpflanze @ gemeinfrei

Fleischfressende Kannenpflanze @ gemeinfrei

Dieser Trick klappt auch beim noppenbesetzten Aluminium, indem es die Forscher mit einer porösen Nanostruktur beschichten. Die Nanoporen speichern Öl, das einen Schmierfilm ausbildet, auf dem dann die Wassertropfen rutschen, was den Tröpfchentransport deutlich beschleunigt.

Zum Einsatz kommen soll das Material zum Beispiel zur Wassergewinnung in der Wüste oder für effizientere Wärmetauscher in Kraftwerken, an denen heisser Dampf auf kalten Oberflächen kondensiert. Damit verhindern kann man auch die Vereisung von Flugzeugflügeln, wo ein gefrorener Tropfen eine Kettenreaktion auslöst, denn Eiskristalle verbreiten sich, indem sie Brücken über die Wassermoleküle schlagen.

Der Nebeltrinker-Käfer

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Ein Ping zu “Wie Naturphänomene in der Technik Anwendung finden”

  1. Warka Wasser und andere Systeme | Nagra Erdwissen sagt:

    […] Inspirieren liess sich Arturo Vittori von der Natur. Viele Pflanzen und Tiere haben auf ihren Oberflächen Mikro- oder Nanostrukturen, die es ihnen ermöglichen, Wasser aus der Luft zu ernten. → Wie Naturphänomene in der Technik Anwendung finden […]

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