_Fenster und Türen

Beim Lotus-Effekt handelt es sich um einen natürlichen Vorgang als Selbstschutz bei den Blättern bestimmter Pflanzen wie dem namensgebenden Lotus.

Pflanze und Herkunft

Lotus, lateinisch Nelumbo, ist eine ursprünglich als Nelumbo nucifera in Indien und als Nelumbo lutea in Nord- und Zentralamerika beheimatete Wasserpflanze. Erst Ende des 18. Jahrhunderts gelang es, asiatische Lotus-Pflanzen nach Kew Gardens bei London zu bringen und dort zu kultivieren. Heute ist Lotus mit zahlreichen Züchtungen und Kreuzungen weltweit zu finden und gedeiht mit winterharten Arten in Europa; vor allem in China ist es weit verbreitet.

Superhydrophobes Prinzip

An den bis zu tellergroßen Lotus-Blättern perlt das Regen- und Tauwasser in einer Weise ab, dass Staub, Schmutzpartikel und potenzielle Schädlinge wie beispielsweise Pilze, Läuse oder Käfer keinen Halt finden und abgespült werden. Im Vergleich zu anderen Wasserpflanzen wie den Seerosen, lateinisch Nymphaeaceae, mit denen Lotus oft verwechselt wird, sehen die Lotus-Blätter selbst im strömenden Regen nicht nass aus. Es wirkt so, als würde sich die Pflanze selbst permanent säubern und sogar abtrocknen. Sie ist superhydrophob, also mehr als nur wasserabweisend.

Kulturelle Wertschätzung

Kulturgeschichtlich respektive mythologisch wird Lotus seit mehreren tausend Jahren sehr hoch geschätzt, wie beispielsweise altägyptische oder altindische mit stilisierten Lotusblättern und Blüten verzierte Artefakte beweisen. Im Buddhismus und Hinduismus steht Lotus symbolisch unter anderem für Reinheit verbunden mit Schönheit, Treue und Glück.

Bionik

Die immense Rolle in Architektur, Bauwesen, Industriedesign und bei Verbraucherprodukten basiert auf der chemisch-physikalischen Simulation der selbstreinigenden Eigenschaft im Sinne von Bionik.

Der deutsche Chemiker und Biologe Wilhelm Barthlott untersuchte in den 1970er-Jahren Lotus-Blätter unter Hochleistungs-Mikroskopen. Er entdeckte auf der Epidermis, also der oberen Zellschicht, eine Struktur aus kegelartigen Hochpunkten, auf denen sich wachsartige Kristalle befinden. Die wider Erwarten nicht glatte Oberfläche erklärt den Vorgang der Selbstreinigung. Im Zusammenwirken mit ihrer eigenen Oberflächenspannung formen sich auftreffende Wassertropfen zu einer Kugel. Weil diese Kugel nur punktuell die wachsartigen Hochpunkte berührt, also kaum Kontakt mit der eigentlichen Blattoberfläche hat, rollt oder gleitet sie ab. Je nach Neigung des Blatts geschieht dieser Vorgang langsamer oder schneller.

Patent und ressourcensparende Vorteile

Die mikroskopische Entdeckung dieses Prinzips wurde weiter erforscht, technologisch nachgebaut, auf andere Oberflächen übertragen und unter dem Namen Lotus-Effekt als Patent registriert. Mit dem Lotus-Effekt beschichtete Oberflächen gelten als weniger reinigungs- und damit weniger pflegeintensiv sowie in der Folge ressourcensparend. Die Vorteile zeigen sich beispielsweise bei Fassaden, die nur mit Hubbühnen, Fassadenliften und -gondeln oder sogar nur für Fassadenkletterer mit alpiner Seiltechnik zugänglich sind. Dies gilt umso mehr bei komplexen parametrischen Volumina.

Forschung

Der Lotus-Effekt wird oftmals mit Antihaftbeschichtungen gleichgesetzt. Das ist jedoch chemisch-physikalisch nur bei superhydrophoben und superamphiphoben Beschichtungen korrekt.

Aktuelle Forschungen untersuchen das Verhalten bei Flüssigkeiten mit geringerer Oberflächenspannung sowie bei Ölen und Lösungsmitteln. Ein weiterer Forschungsschwerpunkt betrachtet Selbstheilungsprozesse bei Verletzungen der Oberfläche wie etwa Kratzern, die natürlich-biologisch durch Vögel oder meteorologisch durch Hagel und Vereisung verursacht werden. Die Potenziale von Pflanzen wie Lotus sind noch lange nicht abschließend ergründet. -sj