Hitze macht wasserfestes Material wasserfreundlich

Forscher entwickeln extremen Werkstoff

Ein bisschen Hitze reicht aus, um einen wasserfesten Block aus Schaum in einen richtigen saugenden Schwamm zu verwandeln. Das ist das Ergebnis einer Studie der Nottingham Trent University an einem neu entwickelten Material. In Zukunft könnte der Stoff als Temperatursensor in Frage kommen, da er diese Eigenschaften bei 400 Grad Celsius und darunter aufweist, berichtet das Wissenschaftsmagazin Nature.

Das Forscherteam um Neil Shirtcliffe weiß eigentlich nicht ganz genau, wofür das neue Material gut sein soll. Faszinierend sind jedoch die chemischen Eigenschaften der Matrix aus Methyltriethoxysilane „gefüllt mit Löchern“. Mehr als 75 Prozent des Volumens des Blocks ist Luft. Die inneren und äußeren Oberflächen sind mit einer rauen Schicht aus wasserabstoßenden Methylgruppen, die aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen, versehen. Das führt dazu, dass Wasser in Form von Tropfen auf dem Material zu liegen kommt (Foto). Die Forscher haben diese Reaktion mit jener von Quecksilber auf einer Tischoberfläche verglichen.

Die interessante Reaktion des Materials passiert aber erst beim Erhitzen über einen kritischen Punkt: Die Methylgruppen werden in Hydroxol-Gruppen umgewandelt – und diese lieben Wasser und saugen es wie ein Schwamm auf. Diese Reaktion ist irreversibel. „Das Erstaunliche daran ist, dass diese Umformung direkt passiert“, erklärt Carole Perry, die beim Team mitarbeitete. Wenn das Material auf 390 Grad erhitzt wird, bleibt der Wassertropfen immer noch am Block oben. Wenn das Material dann 400 Grad erreicht hat und abkühlt, ist es zu einem Schwamm geworden. „Es war nicht vorhersehbar wie stark dieser Effekt sein wird“, meint Perry. Die Forscher haben dann Materialien geschaffen, die bereits bei niedrigeren Temperaturen reagieren. Eines davon reagierte bereits bei 275 Grad Celsius.

Nun will das Wissenschaftsteam einen Werkstoff herstellen, dessen Oberfläche sich bei Temperaturänderungen ändert: von glatt zu rau.