Warum antarktische Pinguine nicht vereisen
Oberflächenforschung an Pinguinfedern als Schlüssel zum verbessertem De-icing in der Luftfahrt
Antarktische Pinguine sind Meister der Adaption an ihre Umwelt. Eine ihrer eindrucksvollsten Anpassungsleistungen gab der Wissenschaft bislang Rätsel auf: Pinguine tauchen durch eiskaltes Wasser und können sich danach bei tiefsten Temperaturen um -40 °C an Land bewegen, ohne dass ihr Gefieder vereist.
Diese überlebenswichtige Eigenschaft des Pinguingefieders hat unser Kooperationspartner Prof. Pirouz Kavehpour vom Department of Mechanical and Aerospace Engineering der UCLA zusammen mit seinem Team erforscht. Die Ergebnisse wurden auf dem 68th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics erstmalig vorgestellt. Das Team untersuchte die stark wasserabweisenden Federn mit einem speziellen mikroskopischen Verfahren und unseren Instrumenten zur Kontaktwinkelmessung. Die Forschergruppe fand heraus, dass bei den Federn ein besonders hydrophobes Öl aus einer speziellen Drüse auf eine nanostrukturierte, poröse Oberfläche trifft. Die so texturierten und versiegelten Federn zeigen extrem hohe Wasserkontaktwinkel von über 140°. Es entstehen runde Tropfen mit einer sehr kleinen Kontaktfläche auf dem Gefieder. Das sorgt für geringen Wärmetransport und schnelles Abtropfen, so dass sich das Wasser schon nicht mehr auf dem Gefieder befindet, wenn es gefriert.
Doch die Eigenschaften der Pinguinfedern sind nicht nur für Tierfreunde interessant. Bei neuen Möglichkeiten, Oberflächen eisfrei zu halten, horcht besonders die Luftfahrtindustrie auf, wo Vereisung ein hohes Sicherheitsrisiko darstellt und bisher nur mit großem Aufwand verhindert werden kann. Bei der Materialentwicklung für den Flugzeugbau könnten die neuen Erkenntnisse Fortschritte bringen. „Es ist nicht frei von Ironie, dass ausgerechnet ein flugunfähiger Vogel eines Tages dabei helfen kann, dass Flugzeuge sicherer fliegen“, so das Fazit Prof. Kavehpours.
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