Welches Material kann verhindern, dass Tragflächen vereisen?
Alle, die im Winter mit dem Flugzeug reisen, kennen diese ärgerliche Situation: Der Abflug verzögert sich, weil das Flugzeug enteist werden muss. Das Warten ist nötig, denn Eis auf der Oberfläche des Flugzeugs kann sehr gefährlich werden. Gibt es eine bessere Lösung?
Das Problem: Wassertropfen bleiben an Aluminium haften. Auf diese Weise setzen sich Eispartikel auf dem Flugzeug fest, wenn es kalt und neblig ist.
Wie können Eisbildungen verhindert werden?
Der Wissenschaftler Bartlomiej Przybyszewski der Technology Partners Foundation erklärt, "um die Eisbildung auf dem Flugzeug zu verhindern, müssen die Elemente mit einer hydrophoben - also wasserabstoßenden - Schicht überzogen werden."
An ihr arbeiten polnische Wissenschaftler und ihre internationalen Kollegen im Rahmen des europäischen Forschungsprojekt PHOBIC2ICE. Eine mögliche Lösung: eine Schicht, die Nanopartikel enthält, die Aluminium wasserabstoßend machen - und dadurch eisphobisch - also eisabweisend.
Przybyszewski zufolge bilden Nanopartikel spitze Erhöhungen, zwischen denen sich Luft festsetzt. Deshalb kann Wasser nicht eindringen und perlt auf der Oberfläche ab.
Wissenschaftler arbeiten an mehreren Lösungen, damit Oberflächen nicht mehr vereisen. Als Vorbild aus der Natur dient der "Lotus"-Effekt. Lotus-Blätter werden dank ihrer nanoskopischen Oberflächenstruktur nicht nass.
Wann wird es Flugzeugbauern gelingen, eisabweisende Flugzeuge zu schaffen?
Eine Frage, an der das Forschungs- und Technologiezentrum von Airbus arbeitet: Dieser Windkanal ist aus Holz gebaut, dadurch wird die thermische Isolierung verbessert.
Bei der Simulierung von atmosphärischen Wetterbedingungen wird sichtbar, wie sich das Eis auf Flugzeugoberflächen bildet
Der Wissenschaftler Norbert Karpen arbeitet für Airbus Central R&T. Er sagt, "in diesem Windkanal kreieren wir eine Spraywolke, diese wird heruntergekühlt und die unterkühlten Wassertropfen treffen auf der Oberfläche auf, wo sie dann vereisen nach dem Aufprall."
Wie das Experiment beweist, können kalte Wasserpartikel vereisen, sobald sie auf das Flugzeug treffen - wie diese Flasche mit unterkühltem Wasser, das fest wird, sobald es geschüttelt wird. Doch damit nicht genug. Oberflächen, die eisabweisend sind, müssen ausreichend strapazierfähig sein, um auch anderen negativen Bedingungen zu trotzen.
Elmar Bonaccurso von Airbus Central R&T erklärt, "wir müssen sichergehen, dass diese Schichten nicht nur Eis, sondern auch andere atmosphärische Faktoren wie Sand abwehren - wenn man beispielsweise durch einen Sandsturm fliegt oder starkem Regen, dichten Wolken oder ultravioletter Strahlung ausgesetzt ist."
Bisher lässt die Strapazierfähigkeit zu wünschen übrig. Das zeigen Tests mit einem Instrument, das unter Hochdruck Wasser auf Materialproben sprüht, um die Beständigkeit der jeweiligen Oberflächen zu testen. Diese regelmäßig zu erneuern, wäre nicht rentabel.
Bisher steht die Wissenschaft noch nicht vor dem Durchbruch, eisabstoßende Oberflächen ausreichend zu verbessern, die mit den üblichen Enteisungsmaßnahmen konkurrieren könnten.
Professorin Jolanta Sapieha der Polytechnischen Hochschule Montreal erklärt:
"Derzeit setzen wir zum Enteisen Hitze ein. Doch die Heizelemente, auf die wir zurückgreifen müssen, sind nicht wirksam, weil sie viel Brennstoff verbrauchen. Und wir nutzen schädliche Chemikalien, mit denen wir das Eis wegmachen. Eine Verbesserung der Oberflächen wird also sehr gewinnbringend sein."
Trotzdem: Es sind noch jahrelange Forschungen nötig, um die umweltschädliche chemische Enteisung zu ersetzen.