Lotosový efekt je fenomén superhydrophobia způsobený nanometrické drsností . Jeho název pochází z lotosu ( Nelumbo spp.), Čí listy vykazují tuto vlastnost. Jiné rostliny, jako například listech Nasturtium ( Tropaeolum spp.), Zelí, rákos ( Phragmites sp.), Taro ( Colocasia esculenta ), nebo kolombína ( Aguilegia spp.), A některá zvířata (například peří vodních ptáků), a to zejména hmyz, vykazují stejné chování. Lotosový efekt poskytuje povrchovým samočistícím schopnostem: kapky vody, jak proudí, s sebou nesou prach a částice. Samočisticí schopnost hydrofobních povrchů s mikroskopickými a nanoskopickými strukturami byla objevena v 70. letech a její aplikace na biomimetické produkty sahá do poloviny 90. let.
Kvůli vysokému povrchovému napětí mají kapky vody tendenci zmenšovat jejich povrch a dosáhnout tak sférického tvaru. Při kontaktu s povrchem jsou adhezní síly kapek k povrchu takové, že vedou ke zvlhčení povrchu. V závislosti na struktuře povrchu a v závislosti na povrchovém napětí kapek kapaliny lze najít úplné smáčení jako částečné smáčení.
Původ samočištění spočívá ve dvojité hydrofobní struktuře povrchu. Díky tomu je kontaktní plocha a tím i adhezní síla mezi povrchem a částicemi vody nebo nečistot tak snížena, že vede k samočištění. Dvojitou strukturu tvoří epidermis. Vnější vrstva se nazývá kutikula, kde je vrstva vosku. „Epiderma listu tvoří papily několika mikronů, na nichž spočívají vosky. Tato vosková vrstva je hydrofobní a tvoří druhou část dvojité struktury.
Tímto způsobem voda již nemůže dosáhnout do mezer povrchu desky, což má za následek, že se styčné body mezi vodou a povrchem drasticky sníží.
Smáčení materiálu definujeme sledováním kontaktního úhlu materiálu s kapkou vody. Když je tento úhel větší než 90 ° (obvykle mezi 90 ° a 120 °), je povrch hydrofobní (kontaktní povrch mezi vodou a materiálem je malý) a když je menší než 90 °, je povrch hydrofilní (kontakt povrch mezi vodou a materiálem je vysoký).
Povrchové napětí vodných roztoků, které má zásadní význam pro zmenšení kontaktního povrchu, je dobře známo, že samočištění v této formě nemůže nastat v případě silně přilnavých rozpouštědel, to znamená, že takové povrchy neposkytují ochrana proti graffiti.
Biologický význam tohoto samočisticího účinku pro rostlinu spočívá v ochraně před kolonizací mikroorganismy, patogeny nebo dokonce bakteriemi, jako jsou houby nebo množení řas.
Totéž platí pro zvířata, jako jsou motýli, vážky a jiný hmyz, kteří nemohou čistit všechny části těla pouze pomocí svých tlapek.
Další výhodou samočisticího efektu je zabránit znečištění, které by mohlo zabránit pronikání světla a s ním fotosyntézu a mohlo by také ucpat průduchy.
V případě samočištění superhydrofobními mikroskopickými a nanoskopickými povrchy se jedná o čistě chemicko-fyzikální jev, který lze biomimeticky aplikovat na technické povrchy. Prvním komerčním produktem v roce 1999 byla samočisticí fasádní barva (Lotusan®). Mezitím existuje po celém světě kolem 50 000 budov se samotným tímto produktem, které byly potaženy „lotosovými povlaky“.
Další oblastí použití jsou samočisticí čočky: byly instalovány do optických snímačů umístěných na německých dálničních poplatcích. Společnost EVONIK AG vyvinula prototypy laků a plastů.
Italská textilní společnost uplatnila princip lotosového efektu na tkaniny.
Reklama často záměrně používá falešný název „snadno se čistí“ pro povrchy, které nemají nic společného se samočistícími povrchy podle principu Lotus.
I když je fenomén samočištění lotosu v Asii znám po dobu minimálně 2000 let (lotos je mimo jiné symbolem čistoty v buddhistickém náboženství ), je to teprve od začátku 70. let s úvodem z elektronového mikroskopu , že lotosový jev byl studován botanikem Wilhelm Barthlott (Barthlott a Ehler, 1977; Barthlott a Wollenweber, 1982, Barthlott, 1992). Původně se pracovalo hlavně na nasturtiu. První zásadní vědecká analýza proběhla na lotosových listech (Barthlott a Neinhuis, 1997). V polovině 90. let uspěli tito dva autoři také v první transpozici technických prototypů a zrodila se první průmyslová spolupráce. Procesy jsou patentovány. Od konce 90. let tento fenomén intenzivně zkoumají především vědci z oblasti fyziky a materiálů. Mezitím existuje mimořádně důležitá literatura a desítky patentů vyplývajících z patentu Lotus-Effekt. ®.
Za dekódování principu činnosti samočistících lotosových povrchů a jeho použití v technických výrobcích byla práce Wilhelma Barthlotta oceněna řadou cen (Cena Karla Heinze-Beckurtse v roce 1997, nominace na „Německou cenu pro prezidenta Republic “v roce 1998, cena za výzkum Nadace Philipa Morrisa v roce 1999, německá cena za životní prostředí v roce 1999, cena za inovaci spolkového ministerstva školství a výzkumu v roce 2005).