3D-gedruckte Pflanzen-Mikrostrukturen gegen Ölverschmutzungen in Gewässern

Ein Forscherteam der University of Southern California ließ sich zur Entwicklung von Materialien, welche zur Beseitigung von Ölverschmutzungen beitragen könnten, von schwimmenden Farnblätter inspirieren. Mit Hilfe von 3D-Druck versuchten die Forscher die Mikrostrukturzusammensetzung dieser Farnblätter nachzubilden.

Aufgrund der einzigartigen Blätterform dieses Wasserfarns, ist es nachvollziehbar, warum genau Salvinia molesta, eine in Brasilien heimische Wasserfarn-Art, zur Inspiration führte. Denn die Blätter des Salvinia molesta weisen schneckenähnliche Vorsprünge auf, welche der Pflanze angeblich “superhydrophobe” Eigenschaften verleiht. Dies bedeutet, dass diese Vorsprünge stark wasserabweisend sind.

“Ich denke, die Oberfläche der Pflanze ist superhydrophob, weil sie auf dem Wasser lebt und Luft benötigt, um zu überleben”, erklärte Yang Yang, Postdoktorand bei Associate Professor Yong Chen bei dem Projekt. “Wenn es die langfristige Entwicklung dieser Pflanze nicht gäbe, könnte die Pflanze in Wasser getaucht werden und würde sterben.”

Aufgrund dieser superhydrophoben Eigenschaften wurden das Forscherteam der University of Southern California auf diese Wasserfarn-Art aufmerksam. Nach genauerer Forschung kamen die Forscher auf die Idee, diese Struktur nachzubilden, um Materialien herstellen zu können, welche Öl von Wasser trennen. Falls dieses Vorhaben gelingen sollte, könnte dies große Auswirkungen auf die Beseitigung von durch Menschen verursachten Katastrophen wie Ölverschmutzungen haben.

Zur Nachbildung dieser komplexen Mikrostrukturzusammensetzung der Salvinia molesta nutzte das Forscherteam 3D-Drucktechnologien. Tatsächlich gelang es dem Team, diese einzigartige Mikrostruktur im gleichen Maßstab wie das Original 3D zu drucken. Jedoch wurde hierfür kein Standard-FDM-3D-Druckverfahren genutzt. Um die hydrophoben Mikrostrukturen zu erzeugen wandten sich sie Forscher stattdessen einem hochpräzisen sowie fortschrittlichen Prozess zu, welcher als 3D-Druck mit eingetauchter Oberflächenakkumulation bezeichnet wird.

Die aus diesem Prozess entstandenen superhydrophoben Mikrostrukturen sind nun in der Lage, sowohl Wasser abzuweisen als auch gleichzeitig Öl zu absorbieren. Somit kreierten die Forscher ein erstaunlich innovatives Verfahren zur Reinigung von Ölverschmutzung geplagten Gewässern.

“Wir haben versucht, eine funktionelle Oberflächentextur zu schaffen, die Öl aus Wasser trennen kann”, fügte Chen hinzu. “Im Grunde haben wir die Oberfläche der Materialien modifiziert, indem wir einen 3D-Druckansatz verwendet haben, der uns geholfen hat, einige interessante Oberflächeneigenschaften zu erzielen.”