Lotuseffekt und stark hydrophobe Stoffe

[Nail]

Hallo zusammen,

ich möchte mal den Lotuseffekt nachstellen, dazu würde ich stark hydrophobe Stoffe verwenden. Hat jemand Erfahrung, welche Stoffe dafür verwendet werden können? Normalerweise verwendet man dafür Lipide, aber gibt es evtl. noch hydrophobere Stoffe?

[NI2]

Octadecyldimethylsilylchlorid eigenet sich ganz gut für Glas. TMSCl liefert aber schon sichtbare Resultate... TBDPSCl wollte ich aber noch ausprobieren. Ich wollte auch schauen ob man mit Perfluoroctansulfonylfluorid entsprechend Glas funktionalisieren kann. Ggf, sollte man es dafür zuerst mit Aminopropyltriethoxysilan funktionalisieren um am Ende das Sulfonamid zu machen.

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[mgritsch]

Es reicht schon wenn man ein Reagenzglas mit handelüblichem Silikonöl oder -spray behandelt, das Wasser perlt ab und benetzt fast nicht mehr

[NI2]

Ja aber ist das denn auch so cool wie eine kovalente Beschichtung?

[Nail]

Das ist eine gute Frage. Was meinst du denn mit kovalente Bindung genau? Meinst du man muss richtige starke Bindungen eingehen?

[NI2]

Naja ich meine damit dass die wasserabweisende Substanz direkt auf dem Glas chemisch gebunden ist. Damit wird quasi das "Gasmolekül" wasserabweisend.

[Glaskocher]

Ich biete noch ein "L" für das "G asmolekül"...

Mit diesen Beschichtungen bekommt man eine gute Hydrophobierung hin. Beim "originalen" Lotuseffekt kommt noch eine Nanostruktur auf der Oberfläche dazu, die mit Hilfe der Oberflächenspannung des Wassers die Kontaktfläche minnimiert. Die fraglichen Flächen (Lotusblätter) sind mit einem Nanopelz feinster Wachshärchen überzogen, deren Spitzen nicht in die Oberflächenspannung des Wassers eindringen können. Dadurch ist die Benetzung gegenüber einer "normal" hydrophobierten Fläche noch weiter reduziert. Herr Wilhelm Barthlott hat bahnbrechende Forschung zu diesem Thema geleistet.

Jetzt wäre die Frage, ob man längere hydrophobe "Haare" so auf der Silanol-Oberfläche des Glases verankern kann, daß sie weitgehend senkrecht zur Substratoberfläche stehen bleiben.






Interessant ist auch die Haarschicht einiger Schwimmfarne (Salviniaceaen), die eine Luftschicht auf der Blattoberfläche stabilisiert, auch wenn das Blatt permanent unter Wasser ist. Diese Haare haben superhydrophile Spitzen und einen hydrophoben Schaft.

[NI2]

50 Extrapunkte für das L.

[Nail]

Meint ihr amphiphile Stoffe sind dafür geeigneter? Wenn ja, wie könnte man so etwas auf Stoffe beschichten?

[NI2]

Ähm, nein. Eher so gar nicht.

[Glaskocher]

Vor der Beschichtung kommt das Verständnis, wie eine solche Schicht wirkt.

Eine Schlange kommt auf einem glatt gebohnerten Fußboden gut voran. Wenn man sie aber auf einen Untergrund aus Mikrofleece bringt, dann bleibt sie "stecken", weil sie nicht genug Haftreibung erzeugen kann, die zur Fortbewegung nötig ist. Das ist ähnlich wie bei losem Sand, in dem man umso langsamer voran kommt je energischer man sich bewegt.

Man muß also versuchen, eine Oberflächenbeschichtung zu erzeugen, die kleine hydrophobe Borsten hat, deren Abstand wesentlich kleiner ist, als der kleinste Wassertropfen dick ist. Vermutlich spielt auch eine gewisse "Biegsamkeit" der Borsten eine Rolle, damit sie dem Tropfen minnimal ausweichen können, um bei Bedarf die Stützfläche der Last anpassen zu können.


Ich könnte mir vorstellen, daß modifizierte Linker aus der MOF-Chemie geeignete Kandidaten sein könnten. Schließlich baut man da recht steife lange Moleküle, die am Ende eine metallophile Gruppe tragen. Das läßt sich auch auf die Bindung an Si-OH optimieren. Jetzt fehlt nur noch eine Kopplungsgruppe, die zum Einen die molekularen "Borsten" senkrecht zum Substrat ausrichtet und ihnen trotzdem einen gewissen Abstand zu Nachbarn erzeugt.

[mgritsch]

Ich glaube seine Überlegung war ob das hydrophile Ende des amphiphilen Stoffs sich auf der Glasoberfläche anhängt sodass der Hydrophobe Teil dem Wasser entgegen zeigt. Eine nicht ganz abwegige Überlegung.
Was dagegen spricht ist die praktische Lebenserfahrung dass Tenside Glas entfetten und hydrophil machen statt umgekehrt

Silikonöl - Starke Basen oder Säuren halten die ja nicht zu gut aus, da wird die Si-O-Si Bindung hydrolysiert. Die Frage ist ob man diese Fragmente gleich auf eine Glasoberfläche angehaftet bekommen kann, dann hättest du deine kovalente Bindung... Silikonöl + H2SO4 in einem Glas kochen...?

[Glaskocher]

Das könnte, vor der Totalhydrolyse, zu einem Klumpen "Polyschlonz" führen, der am Glas klebt. Ich halte es für sinnvoller, die Beschichtung zuerst selektiv als Molekül zu erzeugen, um sie im zweiten Schritt gezielt applizieren zu können. Me3SiCl und langkettigere Varianten sind zumindest zur Hydrophobierung geeignet.

[mgritsch]

Ich habe es schon mal in kleinem Maßstab probiert wie die reagieren weil ich wissen wollte wie empfindlich (heißes) Silikonöl auf H2SO4 ist, ob das hoch geht oder sonst was unangenehmes macht...
Es bildet sich eine dünnflüssige Lösung aus der beim erhitzen ein wenig Gas (Dampf?) perlt, genauer habe ich es dann nicht mehr untersucht was genau.
Insgesamt recht unspektakulär und ein Klumpen Polyschlonz war es jedenfalls definitiv nicht.

Sonst ist natürlich klar dass eine professionelle Hydrophobierung schon etwas definiertes a la Me3SiCl erfordert, keine Frage

[Nail]

Ich denke, dass feine hydrophobe Härchen sehr schwer sind, herzustellen. Evtl. wäre ein Art Imprägnierung besser.