Haifischhaut macht schnell – das weiß die Forschung schon seit über 20 Jahren. Und genau so lange versuchen Wissenschaftler die speziellen Eigenschaften der Haut in der Materialforschung nutzbar zu machen – in Form einer Folie etwa, die die spezielle Rillenstruktur der Haihaut kopiert. Doch Folien haben so ihre Nachteile, weiß Volker Stenzel vom Bremer Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM:
"Und zwar lassen sich mit Folien dreidimensional gekrümmte Oberflächen halt nicht beschichten. Stellen Sie sich einen Ball vor: Den können Sie mit einer Folie nicht knitterfrei umschließen. Dazu ist das Problem, dass Folien auch zusätzlich Gewicht aufbringen, und das sind zwei wesentliche Gründe, warum eine Lacklösung geeigneter erscheint."
Auch der Lack, den Volker Stenzel mit seinem Team entwickelt hat, nimmt die Rillenstruktur der Haihaut zum Vorbild. Unter dem Mikroskop sieht das Ganze aus wie eine gleichförmige Gebirgslandschaft, sagt Stenzels Kollegin Yvonne Wilke:
"Das ist eine Art Triangel-Struktur, das heißt, man hat kleine Dreiecke, die quasi aus der Oberfläche heraus ragen. Man kann die Struktur auch hören, nämlich wenn man quer zu den Dreiecken über die Oberfläche fährt."
In der Luftfahrt und im Schiffbau eingesetzte Materialien müssen Einiges aushalten: extreme Temperaturschwankungen, UV-Licht und hohe Geschwindigkeiten. Damit die Rillenstruktur diesen Anforderungen standhält, haben die IFAM-Forscher ihrem Lack Nanopartikel beigemischt, die ihn besonders widerstandsfähig machen.
Seine spezifische Oberfläche erhält der Speziallack erst durch eine rillenförmige Matritze, auf die er zunächst aufgetragen wird. Beides wird dann gemeinsam auf den Untergrund gepresst, die Matritze nach Aushärten des Lacks dann wieder entfernt. Mit den Praxistests ihres Lacks jedenfalls sind die Forscher zufrieden:
"Also der Effekt ist der, dass die Wandreibung, also die Reibung zwischen Wasser und Oberfläche oder Luft und Oberfläche, geringer wird. Und man kann mit diesem Lack die Wandreibung um sechs Prozent reduzieren, und das bedeutet auf Treibstoffverbrauch bezogen bei einem Flugzeug durchaus, dass man realistisch von 1,5 bis zwei Prozent Treibstoffreduktion ausgehen kann – was wenig klingt, es ist aber wirklich viel."
Rund viereinhalb Millionen Tonnen Kerosin ließen sich so weltweit pro Jahr einsparen, haben die Bremer Forscher ausgerechnet. Auf lange Sicht rechne sich so auch der Anstrich mit Speziallack, der zwei- bis dreimal so teuer sein werde wie eine herkömmliche Farbe. Neben Flugzeugen und Schiffen sind laut Volker Stenzel noch weitere Anwendungsbereiche denkbar:
"Zum Beispiel sehen wir ein sehr großes Potenzial im Bereich Windenergie. Denn derselbe Effekt, der die Flugzeugflügel bremst, sozusagen die Luftreibung, bremst auch die Rotoren der Windenergieanlagen. Und wir sind davon überzeugt, dass dieselbe Technik auch dort zu einer Effizienzsteigerung führen wird."
In drei Jahren wollen die Industriepartner des Bremer Fraunhofer-Instituts so weit sein, dass der Lack marktreif ist.
"Und zwar lassen sich mit Folien dreidimensional gekrümmte Oberflächen halt nicht beschichten. Stellen Sie sich einen Ball vor: Den können Sie mit einer Folie nicht knitterfrei umschließen. Dazu ist das Problem, dass Folien auch zusätzlich Gewicht aufbringen, und das sind zwei wesentliche Gründe, warum eine Lacklösung geeigneter erscheint."
Auch der Lack, den Volker Stenzel mit seinem Team entwickelt hat, nimmt die Rillenstruktur der Haihaut zum Vorbild. Unter dem Mikroskop sieht das Ganze aus wie eine gleichförmige Gebirgslandschaft, sagt Stenzels Kollegin Yvonne Wilke:
"Das ist eine Art Triangel-Struktur, das heißt, man hat kleine Dreiecke, die quasi aus der Oberfläche heraus ragen. Man kann die Struktur auch hören, nämlich wenn man quer zu den Dreiecken über die Oberfläche fährt."
In der Luftfahrt und im Schiffbau eingesetzte Materialien müssen Einiges aushalten: extreme Temperaturschwankungen, UV-Licht und hohe Geschwindigkeiten. Damit die Rillenstruktur diesen Anforderungen standhält, haben die IFAM-Forscher ihrem Lack Nanopartikel beigemischt, die ihn besonders widerstandsfähig machen.
Seine spezifische Oberfläche erhält der Speziallack erst durch eine rillenförmige Matritze, auf die er zunächst aufgetragen wird. Beides wird dann gemeinsam auf den Untergrund gepresst, die Matritze nach Aushärten des Lacks dann wieder entfernt. Mit den Praxistests ihres Lacks jedenfalls sind die Forscher zufrieden:
"Also der Effekt ist der, dass die Wandreibung, also die Reibung zwischen Wasser und Oberfläche oder Luft und Oberfläche, geringer wird. Und man kann mit diesem Lack die Wandreibung um sechs Prozent reduzieren, und das bedeutet auf Treibstoffverbrauch bezogen bei einem Flugzeug durchaus, dass man realistisch von 1,5 bis zwei Prozent Treibstoffreduktion ausgehen kann – was wenig klingt, es ist aber wirklich viel."
Rund viereinhalb Millionen Tonnen Kerosin ließen sich so weltweit pro Jahr einsparen, haben die Bremer Forscher ausgerechnet. Auf lange Sicht rechne sich so auch der Anstrich mit Speziallack, der zwei- bis dreimal so teuer sein werde wie eine herkömmliche Farbe. Neben Flugzeugen und Schiffen sind laut Volker Stenzel noch weitere Anwendungsbereiche denkbar:
"Zum Beispiel sehen wir ein sehr großes Potenzial im Bereich Windenergie. Denn derselbe Effekt, der die Flugzeugflügel bremst, sozusagen die Luftreibung, bremst auch die Rotoren der Windenergieanlagen. Und wir sind davon überzeugt, dass dieselbe Technik auch dort zu einer Effizienzsteigerung führen wird."
In drei Jahren wollen die Industriepartner des Bremer Fraunhofer-Instituts so weit sein, dass der Lack marktreif ist.