Wasser als Klebstoff: Flüssigkeit friert bereits bei Raumtemperatur

Hauchdünn verteilt kann Wasser als effektives Schmiermittel zwischen Oberflächen dienen. Doch zwischen millionstel Millimeter feinen Spitzen gehen die gleitenden Eigenschaften verloren, das Wasser gefriert selbst bei einer Raumtemperatur von etwa 20 Grad Celsius und wirkt deshalb als Klebstoff.

Leiden (Niederlande) - Diesen Effekt beobachteten nun niederländische Physiker und beschreiben ihn im Fachblatt "Physical Review Letters". "Unsere Arbeit liefert ein neues Verständnis von den Prozessen zwischen Kontaktflächen auf der Nanometerskala", sagt Joost Frenken von der Universität Leiden.

In ihrem Messinstrument - Tribolever genannt - berührten sie mit einer feinen Wolfram-Spitze eine hochreine Oberfläche aus Graphit. Mit einem Siliziumhebel konnten sie die wirkenden Kräfte von nur wenigen Piconewton zuverlässig messen. Zu ihrer Überraschung kondensierte dabei Wasserdampf infolge eines Kapillareffekts nicht nur, sondern bildete Nanokristalle aus Eis. Die Folge: Das Wasser wirkte nicht mehr als Schmiermittel, sondern ließ im gefrorenen Zustand die Wolfram-Spitze an der Oberfläche haften.

Diese Versuche wollen Frenken und Kollegen nun mit weiteren Materialien wiederholen. Damit wollen sie die Randbedingungen offenbaren, unter denen Wasser als Schmiermittel nicht mehr geeignet ist. Diese Ergebnisse könnten in der Nanotribologie - der Wissenschaft der Schmiermittel im Nanometerbereich - und für die Entwicklung von mikro- und nanoelektromechanischen Systemen (MEMS, NEMS) von großer Bedeutung sein. Denn wenn die winzigen Bauteile zuverlässig aneinander vorbeigleiten sollen, müsste auf ein neues, wasserfreies Schmiermittel zurückgegriffen werden.