Lotus
De meest bekende nano-na-aperij is alweer tien jaar oud. Het bedrijf Sto keek van de lotusbloem af hoe die zichzelf schoonhoudt en bouwden met dat idee een nanolaag op acrylbasis die ruiten beschermt. Eenmaal met de zogenaamde Lotusan-laag bedekt, hoef je die ruiten nooit meer te lappen of te wassen. Geen chemische troep, geen restvlekken, geen schoonmaakkosten en beter voor het milieu. Minder voor de glazenwassers, dat dan weer wel.
Een filmpje van waterafstotende lotuscoatings. Druppels op zo’n coating gedragen zich veel minder ‘plakkerig’ dan normaal.
Plakkerig water afstoten
Om te begrijpen waarom de lotusbloem en ruiten met Lotusan niet nat worden, dalen we af naar de wereld op nanoniveau. Wanneer je zegt dat iets ‘nat’ is, betekent dat in de nanowereld niet meer dan dat watermoleculen gewoon graag aan elkaar of iets anders plakken. Als je onder de douche staat ervaar je water niet als plakkend, omdat de meeste waterdeeltjes nog altijd het liefst aan elkaar plakken, waardoor ze in grote druppels samenklonteren en onder hun eigen gewicht naar beneden vallen. Al dat water rolt zo van je af, zonder dat je erbij stilstaat dat elke waterdruppel een samengeklonterde, plakkerige massa waterdeeltjes is.
Maar wanneer je de douche uitstapt en het meeste water van je af is gevallen, ben je niet meteen droog. Je bent – verrassing – nat. Dat komt doordat erg kleine druppels niet zwaar genoeg zijn om zo van je af te vallen: ze plakken als het ware op je huid.
De truc van nanotechnologie in het waterafstotende lotusblad en het door de mens gemaakte Lotusan, is om zelfs de kleinste waterdruppels geen kans te geven om te plakken. Dat werkt zo. Het lotusoppervlak bestaat uit een wasachtige laag bestaat die eruitziet als een spijkerbed. Er zijn dan weinig contactpuntjes met de bolle waterdruppels. Minder contactpunten betekent minder plek om te plakken. Verder zorgt de wasachtige laag ervoor dat de contactpuntjes zich maar heel zwak aan water binden. Daardoor zitten waterdruppels op een lotusoppervlak nooit echt vast, en rollen ze alle kanten op. Wanneer rollende waterdruppels botsen plakken ze met gemak aan elkaar. Dan rollen ze als grotere druppel verder. Uiteindelijk worden de druppels zo groot, dat ze van het lotusoppervlak af vallen. Zelfs hardnekkig vuil blijft nauwelijks op het stekelige lotusoppervlak plakken – zij spoelen daardoor gemakkelijk mee met de wegrollende waterdruppels.
Voor de mens voelt een lotusblad of Lotus-oppervlak niet stekelig aan – eerder glad zelfs – omdat de stekels zo’n één honderdste millimeter uit elkaar liggen. Niet te vinden voor de tast van een vinger, die alleen maar vormen groter dan een halve millimeter uit elkaar kan houden.
Spider-Man
Afstotende materialen zijn populair, maar wetenschappers houden ook wel van het omgekeerde: nanolaagjes die juist erg plakken. Onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) maakten met zulke plakkende nanotechnologische een speciaal medisch verband. Vooral handig voor na een operatie: het nieuwe nanoverband is sterker dan normaal verband en bovendien afbreekbaar door het lichaam.
Andere nanoplakkers die nog gaan komen: klittenband dat nooit slijt, of koelkastmagneten die op werkelijk ieder oppervlak plakken – en dus geen magneet meer zijn. Een echte Spider-Man die langs een wand omhoog klimt is wat verder weg, maar zou met een nanoplaklaagje op de vingers geen probleem zijn. Ideeën voor dit soort extreme plakkerij zijn er echt, en de inspiratie hiervoor komt van de een kleurige hagedis: de gekko.
Gekko’s lopen zonder moeite ondersteboven op het plafond. Ze plakken zo goed vast, dat je aan een ondersteboven lopende gekko nog drie anderen kunt hangen. Het geheim zit in de gekkotenen: daarop zitten miljoenen superdunne nanohaartjes die elk een zwakke binding aan kunnen gaan met haast elk oppervlak. Een zo’n haartje stelt qua plakkracht weinig voor, maar bij elkaar opgeteld plakken vier gekkopootjes beter dan een koelkastmagneet.
Een andere nanotruc uit de natuur die net zoals gekkovoetjes dingen bij elkaar houdt, zit in spinnendraad. Het verschil is dat spinnenzijde in plaats van kampioen plakken kampioen gewichtheffen is. Onderzoekers van het Max Planck Instituut in Duitsland voegden met nanotechnologie eerder dit jaar aan spinnenzijde metaalionen toe, waardoor vier korte draadjes hiervan met gemak een heel kippenei kunnen dragen. Waar is dat handig voor? Nou, denk aan liftkabels die tien keer sterker zijn dan waar je nu op moet vertrouwen, of superkrachtig steunmateriaal dat licht en flexibel genoeg moet zijn voor bijvoorbeeld vliegtuigen.
Zie ook
- Website Lotusan, waar je het waterafstotende middel kunt kopen (Engels)
- De ene druppel is de andere niet (Kennislinkartikel)
- Gekko-verband nu bruikbaar (Kennislinkartikel)
- Kennislink Nanotechnologie
- Wat is nanotechnologie? (Kennislinkdossier Nanotechnologie)
Meer biotechnologie op Ditisbiotechnologie.nl