Die pilzkopfähnliche Mikrostruktur einer neuen ungiftigen Silikonbeschichtung verringert die Haftfläche der Seepocke zur Oberfläche um mehr als 50 Prozent, wodurch sie schlechter an Schiffsrümpfen haften kann.
Dreidimensionale Visualisierung der Oberflächen der mikrostrukturierten Silikonoberfläche (links) und der glatten Kontrolloberfläche aus dem gleichen Silikon (rechts).
Lars Heepe und Dennis Petersen
Haftung ist ein bedeutender Effekt in der Natur. Seepocken und Muscheln nutzen komplexe Klebstoffe, um sich an natürlichen und vom Menschen hergestellten Oberflächen wie Schiffsrümpfen oder Offshore-Anlagen dauerhaft anzusiedeln. Auf lange Sicht können die Organismen diese Oberflächen schädigen und sorgen beispielsweise für einen höheren Treibstoffverbrauch durch größeren Strömungswiderstand. Konventionelle Methoden, Schiffsrümpfe gegen Biofouling zu schützen, sind häufig mit umweltschädigenden Giftstoffen verbunden. Ein Forscherteam aus dem Zoologischen Institut der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) suchte daher nach einer neuen Möglichkeit, den permanenten Bewuchs durch Makrofouler einzudämmen, ohne dass Giftstoffe ins Meer eingetragen werden.
Für die Entwicklung der neuen Oberfläche analysierten die Forschenden zunächst die Benetzungsfähigkeit des Seepockenklebstoffes. Den Forschenden ist es dabei gelungen, den gesamten physikalischen Prozess der Benetzung bei der Seepocke nachzuvollziehen und somit Strategien zu entwickeln, wie diesem durch eine geeignete Oberflächenstruktur entgegengewirkt werden kann. „Unsere Forschung zeigt, dass Klebstoffe von Organismen, die unter Wasser siedeln, Haftung auf fast jedem Untergrund ermöglichen. Ursache dafür ist die komplexe chemische Zusammensetzung dieser Klebstoffe. Ziel unserer Untersuchungen war es deshalb, eine möglichst universelle Oberfläche zu entwickeln, die basierend auf physikalischen Prinzipien ein dauerhaftes Haften der Organismen verhindert“, sagt Dennis Petersen vom Institut für Zoologie an der Uni Kiel.
Weniger Biofouling
Auf Basis der neuen Erkenntnisse ist es den Forschenden gelungen, eine Beschichtung aus einem ungiftigen Silikon zu entwickeln, die eine neue pilzkopfähnliche Mikrostruktur aufweist. Ähnlich wie der Lotus-Effekt, der das Abperlen von Flüssigkeit auf glatten Oberflächen bewirkt, verhindert die Geometrie dieser neuen Struktur eine starke Klebeverbindung zwischen Seepocken oder Muscheln mit der neuen Beschichtung. In einem ersten Praxistext wurden Teile des Rumpfes an vier Segeljachten des Kieler Yachtclubs mit der neuen Folie ausgestattet und eine Saison lang getestet. Nach dem Aufslippen waren keine Seepocken oder andere Makrofouler wie Muscheln auf der neuen Beschichtung zu finden. Das Material weist darüber hinaus noch weitere positive Eigenschaften auf. Während auf hartem Material wie Metall oder auch Plexiglas Seepocken bei der Beseitigung stumpf abbrechen und ihre Haftscheibe hinterlassen, lösten sich diese auf dem weichen Material ohne Rückstände ab.