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Nanotechnologien machen sich neue Eigenschaften von Materialien zu Nutze, welche sich erst entfalten, wenn sie in nanoskaligerGrössenbereich zwischen 1 und 100 Nanometern. Form verwendet werden. NanopartikelTeilchen, die in allen Dimensionen 1-100 Nanometer gross sind. können im Vergleich zu ihren makroskaligen "Verwandten" beispielsweise eine erhöhte ReaktivitätFähigkeit eines Stoffes, eine chemische Reaktion einzugehen., verbesserte optischeOptische Eigenschaften: Fähigkeit eines Materials, mit Lichtwellen zu wechselwirken. Eigenschaften oder auch eine bessere mechanische Stabilität aufweisen. Dadurch entsteht eine Vielzahl nützlicher und interessanter Effekte, die in unterschiedlichen Anwendungsbereichen genutzt werden.
Oberflächeneffekt
Die ReaktivitätFähigkeit eines Stoffes, eine chemische Reaktion einzugehen. eines Stoffes (Element, Verbindung) kann erhöht werden, indem man ihn in Form von NanopartikelnTeilchen, die in allen Dimensionen 1-100 Nanometer gross sind. verwendet. Dies hat damit zu tun, dass kleinere PartikelSehr kleines, klar abgegrenztes Teilchen eines Feststoffes. eine grössere Oberfläche im Verhältnis zu ihrem Volumen besitzen. Eine grössere Oberfläche bedeutet, dass ein grösserer Anteil an AtomenEin Atom ist die kleinste Einheit eines chemischen Elements. mit der Umgebung in Kontakt kommt und mit ihr reagieren kann. Ein Gramm NanopartikelTeilchen, die in allen Dimensionen 1-100 Nanometer gross sind. einer bestimmten Substanz hat eine viel grössere Kontaktfläche zur jeweiligen Umgebung als ein Gramm Makropartikel der gleichen Substanz. Diesen Effekt macht man sich zum Beispiel bei der Herstellung von Katalysatoren zunutze, wo die Reaktionsfläche von entscheidender Bedeutung ist.
Selbstreinigende Oberflächen
Heute ist es dank den Nanotechnologien möglich, Oberflächen von Fassaden, Scheiben oder Autokarosserien so zu beschichten, dass diese selbstreinigende Eigenschaften besitzen. Dank spezieller Nanostrukturen können unerwünschte Verschmutzungen nicht auf der Oberfläche haften bleiben. Diesen Effekt haben die Erfinder in erster Linie der Natur abgeschaut.
Die Blätter der Lotuspflanze zum Beispiel weisen Oberflächenstrukturen auf, welche wasserabweisend und im Nanometerbereich extrem rau sind. Eine raue Oberfläche hat den Vorteil, dass Wasser in Tropfenform von der Oberfläche abrollen kann. Die raue Struktur ermöglicht auch eine starke Verringerung der Kontaktfläche zu einzelnen Schmutzpartikeln, so dass diese nicht haften bleiben und von den Wassertropfen mitgerissen werden. Die künstliche Herstellung solcher Nanostrukturen ist allerdings bisher technisch noch nicht ausgereift. Heute im Einsatz sind wenige Nanometer1 Nanometer (nm) = 1 milliardstel Meter (m) dünne, transparente Oberflächenbeschichtungen, die wasser- und/oder fettabweisend sind. Die Schichten lassen sich sehr einfach mit Sprays auftragen.
Antimikrobieller Effekt von Nanosilber
Von Silber ist schon seit Jahrhunderten bekannt, dass es eine gewisse antimikrobielle Wirkung aufweist. Silberbesteck erfreute sich auch aus diesem Grund lange grosser Beliebtheit.
Durch die Verwendung von Silber NanopartikelnTeilchen, die in allen Dimensionen 1-100 Nanometer gross sind. kann diese antimikrobielle Wirkung zusätzlich erhöht werden, weil die Reaktionsoberfläche des Silbers aufgrund des Oberflächeneffekts vergrössert wird. Dies hat den Vorteil, dass viel geringere Mengen des kostspieligen Edelmetalls verwendet werden müssen, um die gleiche antimikrobielle Wirkung zu erzielen. Nanosilber wird in einigen Ländern (z.B. USA) in Lebensmittelverpackungen eingesetzt, um verderbliche Inhalte länger haltbar zu machen. In Textilien lässt sich durch die Verwendung von Nanosilber-PartikelnSehr kleines, klar abgegrenztes Teilchen eines Feststoffes. die Entstehung unerwünschter Gerüche vermeiden.
Bessere Materialeigenschaften durch Kohlenstoff-Nanoröhrchen
Eine bestimmte Art von NanopartikelnTeilchen, die in allen Dimensionen 1-100 Nanometer gross sind., sogenannte Kohlenstoff-NanoröhrchenWinzige Röhrchen aus einem Gitter aus Kohlenstoffatomen. (englisch: Carbon Nano TubeWinzige Röhrchen aus einem Gitter aus Kohlenstoffatomen., CNTWinzige Röhrchen aus einem Gitter aus Kohlenstoffatomen.) besitzt die Eigenschaft, dass sie gleichzeitig sehr leicht und sehr stabil sind. Sie sind viel fester als Stahl und dabei leichter als Aluminium. CNTsWinzige Röhrchen aus einem Gitter aus Kohlenstoffatomen. werden als Bestandteile von Verbundwerkstoffen eingesetzt. Dort sorgen sie dafür, dass Produkte wie Fahrradrahmen oder Tennisschläger leichter und trotzdem stabil sind.