Poetsende bladeren

Leeftijd: 8-12 jaar

Duur activiteit (exclusief uitleg): 20 minuten

Introductie

De kleine bultjes op het oppervlak van lotusbladeren stoten water af en houden de bladeren schoon.

Bladeren in de natuur hebben verschillende vormen, structuren en materialen. Dit zijn allemaal aanpassingen om te overleven. Lotusplanten hebben bijvoorbeeld bladeren waarbij het oppervlak bedekt is met kleine bultjes. Zo kunnen de planten overleven in modderige omgevingen. Laten we zelf ervaren hoe dit werkt!

Voorbereiding activiteit

Voor deze activiteit heb je het volgende nodig:

• Een aantal waterminnende (hydrofiele) en waterafstotende (hydrofobe) materialen. Denk aan: een stuk plastic, een slablad, schuurpapier, boerenkool, een koolblad, een tulp en zorg dat je in ieder geval een lotusblad hebt. Lotusbladeren kun je gedroogd bij de toko kopen (heeft hetzelfde effect). Je kunt ook bladeren in de omgeving zoeken en deze vergelijken met het lotusblad.
• Een aantal glazen water met pipetjes of lepeltjes (om water te druppelen).

1. Je krijgt een aantal waterminnende (hydrofiele) en waterafstotende (hydrofobe) materialen. Raak om de beurt elk oppervlak aan.
   • Bespreek de verschillen met elkaar. Wat valt je op?
2. Laat vervolgens wat water op de bladeren vallen en kijk of je een verschil ziet in hoe de waterdruppels zich gedragen op ieder oppervlak.
   • Als de waterdruppels weg zijn gerold, is het oppervlak dan nat of droog?
   • Is dit voor alle materialen hetzelfde?
3. Je ziet dat de waterdruppels op sommige materialen (zoals op lotusbladeren) opkrullen. Het oppervlak van het lotusblad bevat microscopisch kleine bultjes die voorkomen dat watermoleculen zich aan het oppervlak hechten. In plaats daarvan rolt het water er meteen af en neemt het vuil op de bladeren onderweg mee.
   • Waar zouden wij dit effect kunnen toepassen om slimmer/duurzamer te ontwerpen? (Bijvoorbeeld: oppervlakken zie zichzelf schoonhouden, waardoor er geen chemische schoonmaaksprays nodig zijn).

Simpele uitleg

Lotusplanten kunnen in modderige omgevingen overleven met hun zelfreinigende vermogen. Het oppervlak van lotusbladeren bestaat uit veel kleine bultjes, die niet met het blote oog waar te nemen zijn. Als het regent, vinden waterdruppels het moeilijk om zich vast te hechten aan het blad. In plaats daarvan voegen de druppels zich samen tot grotere druppels en rollen ze weg, terwijl ze het vuil op het blad met zich meenemen. Dit wordt het lotuseffect genoemd. 

Uitgebreide uitleg

Hydrofobe planten hebben een oppervlak met wasachtige kristallen. De wasachtige kristallen vormen samen een waterafstotende laag, die wordt vergroot door de ruwheid van een oppervlak. Zo’n superhydrofoob oppervlak heeft met waterdruppels een hoek van ongeveer 150 graden (vandaar het opkrullen van de druppels), terwijl de hoek van waterdruppels op een glad oppervlak zoals glas ongeveer 0 graden is.

Materiaalontwerpers en wetenschappers hebben een verf ontwikkeld die geïnspireerd is op hoe lotusplanten zichzelf schoon houden (StoColor® Lotusan®). Als je de buitenkant van je huis schildert met deze water- en vuilafstotende verf, wordt al het vuil op de muren meegevoerd als het regent. Terwijl je buren regelmatig moeten overschilderen, blijft jouw huis er fris uit zien. En dat zonder chemische schoonmaakmiddelen. Dit is niet alleen beter voor het milieu; er is ook minder mankracht nodig.

Naast de verf zijn er nog veel meer waterdichte en zelfreinigende oppervlakken gecreëerd op basis van het lotuseffect. Voorbeelden zijn:

• GreenShield™ is een olie-, water- en vuilafstotende afwerking voor stoffen.
• Nanotex® maakt stoffen die zich beter kunnen weren tegen regen, ijzel en sneeuw.
• De lotuscoating van NASA stoot vuil en stof af om ruimteapparatuur te beschermen.

• Nederlands: Kerndoel 2, Kerndoel 3, Kerndoel 12
• Oriëntatie op jezelf en de wereld: Kerndoel 39, Kerndoel 40, Kerndoel 41, Kerndoel 42

• In deze en deze video zie je het 'lotuseffect'.
• Lees hier meer over het verschil tussen hydrofiel (waterminnend) en hydrofoob (waterafstotend).