Ob Gartenzäune, Schiffsrümpfe, Stahlbrücken oder auch der Eifelturm: Wenn Metallobjekte längere Zeit der Witterung ausgesetzt sind, korrodieren sie: Eisen rostet, Kupfer läuft an und auch andere Metalle nehmen Schaden. Deswegen müssen die Metallflächen mit Korrosionsschutz-Lack oder -Beschichtungen überzogen werden. Allerdings halten diese meist nur begrenzte Zeit, bis sie erneuert werden müssen.
Als Ursache für die nachlassende Wirkung von Rostschutz und Co. galten bisher vor allem zwei Faktoren: Der erste ist die mechanische Belastung durch Regentropfen, die auf die Metalloberfläche prallen und an ihr hinuntergleiten. Der zweite ist eine chemische Verwitterung der Antikorrosionsschicht durch die im Regenwasser enthaltenen Säuren und Schadstoffe.
Reibungselektrizität auch bei Wassertropfen
Doch es gibt noch einen dritten Faktor, wie nun Zhongyuan Ni und seine Kollegen vom Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz herausgefunden haben. Den Anstoß dafür gab die Entdeckung, dass Wassertropfen sich unerwartet stark elektrisch aufladen können, wenn sie über Oberflächen gleiten. Die Reibung bewirkt dann eine Ladungstrennung und lädt die Tropfen auf. „Das elektrische Potenzial der geladenen Wassertropfen kann je nach Material mehrere tausend Volt erreichen“, berichten die Forschenden.
In ihrem Experiment haben Ni und sein Team untersucht, welche Auswirkungen solche geladenen Tropfen auf Schutzbeschichtungen haben können. Dafür ließen sie zunächst elektrisch neutrale Tropfen auf eine mit Teflon beschichtete Kupferfläche fallen. Im Alltag bewahrt eine solche Antihaft-Schutzschicht Pfannen vor anklebenden Essensresten und schützt ihr Metall – auch vor neutralen Tropfen, wie der Versuch ergab: Nach 3000 aufgeprallten Tropfen war die Schutzschicht noch völlig unversehrt und auch unter dem Mikroskop glatt und unbeschädigt.
Aufgeladene Tropfen lösen Korrosion aus
Das ändert sich jedoch, wenn die Wassertropfen vorher über eine andere Oberfläche gelaufen sind. Im Experiment leiteten Ni und sein Team die Tropfen dafür über das Blatt einer Zimmerpflanze, über ein Stück PVC-Schaumstoff, über ein Kunststofffenster aus Polystyrol und eine wasserabweisende Beschichtung von Quarzglas. In allen Durchgängen liefen die Tropfen vier Zentimeter weit über die geneigten Materialflächen, dann tropften sie auf das mit Teflon beschichtete Kupfer.
