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Von der Natur inspirierte antibakterielle Metalle

Wissenschaftler haben eine lasertexturierte, flüssigkeitsabweisende Metalloberfläche entwickelt, um in der Lebensmittelindustrie die Produktivität zu steigern und Kosten zu senken.

Industrielle Technologien

Verschiedene Sektoren vom Luftverkehr bis zur Medizin verwenden verstärkt Materialien, welche die Lotuspflanze nachahmen, deren Blätter selbstreinigende Eigenschaften aufweisen. Dank der breiten Oberflächenstruktur, die mit röhrenförmigen Wachskristallen bedeckt ist, bildet das Wasser, das auf diese Blätter fällt, Tropfen, die nach unten abperlen und Staub sowie Schmutz mit sich führen. Unter Verwendung dieses natürlich auftretenden Konzepts des Lotuseffekts hat ein Team von Wissenschaftlern einen Quantensprung in der Produktion selbstreinigender Bleche im industriellen Maßstab gemacht. Das Team, das über das EU-finanzierte Projekt TresClean (High ThRoughput lasEr texturing of Self-CLEANing and antibacterial surfaces) unterstützt wurde, stellte auf dem Metall eine aufgeraute Oberfläche her, welche die Benetzbarkeit verringert und bakterielle Anhaftung verhindert. In einer Pressemitteilung des Science|Business Network von Industrie-, Forschungs- und Politikorganisationen wird die Technologie folgendermaßen zusammengefasst: „TresClean hat hochleistungsfähige Laserschneidgeräte zur Herstellung mikroskopischer ,Spitzen‘ und ,Kanten‘ im Blech verwendet, die dafür sorgen, dass Flüssigkeiten von der rauen Mikrotopographie, welche die Oberfläche des Lotusblatts nachahmt, ,abprallen‘.“ Bakterielle Kontamination vermeiden In der gleichen Mitteilung heißt es, dass diese spezielle Struktur „winzige Lufteinschlüsse bildet, welche die Kontaktfläche zwischen Oberfläche und Flüssigkeit minimiert, fast so, als stünde man auf einem Nagelbett.“ TresClean-Projektkoordinator Prof. Luca Romoli erklärt: „In der gleichen Weise wie Lotusblätter sich selbst ohne Reinigungsprodukte oder Chemikalien sauber halten, ermöglichen deren gezackte, raue Oberflächen Wasserrückstände in Form von kugelförmige Tropfen, da eine ,Verteilung‘ vermieden wird.“ Er fügt hinzu: „Bakterien haben keine Chance sich anzuhaften, da der Kontakt mit der Metalloberfläche und der Flüssigkeit um mehr als 80 % verringert wird. Wir sehen ein antibakterielles Metall.“ Die bei TresClean eingesetzten Techniken „werden zur Produktion selbstreinigender und keimfreier Maschinenteile für die Lebensmittelindustrie (zum Beispiel Komponenten mit Kontakt zu biologischen Lebensmitteln) und Haushaltsgeräte (zum Beispiel Geschirrspüler) angewandt“, heißt es auf der Projektwebsite. Weniger Reinigungsphasen In der Pressemitteilung beschreibt Prof. Romoli die Auswirkungen des Projekts: „Bottiche in Molkereien müssen alle sechs bis acht Stunden gereinigt werden, um das exponentielle Wachstum von Bakterien zu vermeiden. Dies schränkt die Nutzung ein und wirkt sich somit auf die Produktionsleistung aus.“ Er meint weiter: „Indem jeden Tag Stunden für die Reinigung eingespart werden, wird eine Effizienzsteigerung erzielt, die auf weniger Sterilisationszyklen und weniger Reinigungszeit im Rahmen der Produktion als Ganzes zurückgeht. Dies wird ebenfalls den Energieverbrauch infolge weniger Reinigungsphasen senken, sodass sich die Lebensmittelproduktion schneller, sicherer und profitabler gestaltet.“ TresClean könnte laut Prof. Romoli unter anderem auch für medizinische Schneidwerkzeuge und sterile Oberflächen von Nutzen sein. Das laufende Projekt TresClean wurde eingerichtet, „um die Laseroberflächentexturierung von einem Prozess mit geringer Produktivität, der durch einen Mangel an Leistung begrenzt und durch die Strahlführung beschränkt ist, zu einem Prozess mit hohem Durchsatz zu machen, der ultrakurz gepulste Hochleistungslaser und Hochgeschwindigkeitsscanner nutzt“, heißt es auf CORDIS. Die Projektpartner hoffen, dass die Maßstabsvergrößerung der Lasertechnik Mitte 2019 abgeschlossen sein wird. Weitere Informationen: TresClean-Projektwebsite

Länder

Italien

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