MINT 8. Klasse · Mikro- und Nanokosmos · 10–15 Minuten Präsentation
Worum geht es?
Wasser perlt von Lotusblättern ab, nimmt dabei Schmutz mit und hinterlässt die Pflanze makellos sauber. Das klingt nach Magie – steckt aber dahinter eine faszinierende Nanostruktur. Auf der Oberfläche des Blatts befinden sich winzige Wachskristalle, die nur wenige hundert Nanometer gross sind. Sie erzeugen eine rauhe Oberfläche auf Nanoebene, die verhindert, dass Wasser sich ausbreitet. Stattdessen bildet es kugelförmige Tropfen, die davonrollen und den Dreck mitnehmen.
Lernziele
Hintergrundinformationen für die Präsentation
Der Kontaktwinkel eines Wassertropfens beschreibt, wie stark sich Wasser auf einer Oberfläche ausbreitet. Auf normales Papier fällt der Tropfen flach (kleiner Kontaktwinkel, hydrophil). Auf einer superhydrophoben Oberfläche bleibt er kugelförmig (Kontaktwinkel über 150°). Ursache ist das Zusammenspiel von Oberflächenchemie (Wachs ist wasserabweisend) und Nanostruktur (die Rauigkeit verkleinert die Kontaktfläche zwischen Wasser und Oberfläche massiv). Dieser Effekt wird heute technisch eingesetzt: wasserabweisende Textilien, Fassadenfarben, Windschutzscheiben und Sportkleidung nutzen künstlich erzeugte Nanostrukturen.
Experiment: Wasserabperltest
Was passiert? Ihr vergleicht, wie Wasser auf verschiedenen Oberflächen reagiert und beobachtet den Kontaktwinkel.
Vorgehen: Gebt je einen kleinen Wassertropfen auf folgende Oberflächen: normales Druckerpapier, mit Haarspray behandeltes Papier (vorher kurz besprühen und trocknen lassen), eine Plastikfolie, und – falls vorhanden – ein Lotusblatt oder eine Kohlrabi-/Kohlblattoberfläche. Beobachtet, wie rund der Tropfen bleibt und wie leicht er wegrollt, wenn ihr die Unterlage leicht neigt.
Was zeigen? Fotografiert die Tropfen von der Seite (Handy auf Augenhöhe mit dem Tropfen) und zeigt die Bilder der Klasse. Besprecht: Wo ist der Kontaktwinkel gross, wo klein? Warum?
Materialien
Gliederung der Präsentation
Fragen ans Publikum