Kavitationsblasen sorgen für Super-Haftung

ETH-Forscherin Outi Supponen hat den Mechanismus rund um die enorme Haftwirkung von mit Ultraschall behandelten Hydrogelpflastern geklärt: Im Klebstoff zwischen Pflaster und Haut bilden sich implodierende Bläschen, die das Pflaster auf der Haut verankern. Details wurden in Science publiziert.

Bei Tests auf Schweinehaut hafteten mit Ultraschall aufgeklebte Pflaster bis zu 100 Mal stärker als ohne Ultraschallbehandlung, wie kanadische Forscher gezeigt haben. Auch auf der Haut von lebenden Ratten erzielten die Wissenschaftler noch immer eine zehnmal stärkere Haftung. Der Grund, warum dies so ist, blieb bis dato ungeklärt.

Der Grund: Ultraschall erzeugt im Klebstoff auf der Unterseite des Hydrogels spezielle Bläschen, sogenannte Kavitationsbläschen. Je höher die Ultraschallintensität ist, desto mehr und größere Bläschen entstehen. Diese fallen jedoch sogleich wieder in sich zusammen. Dabei verformen sich die Bläschen binnen Millisekunden zu jeweils einem Mini-Strahl, der in Richtung Hautoberfläche zeigt und wie ein Presslufthammer molekulare Bestandteile des Klebstoffs in die Oberhaut rammt. So wird das Pflaster stark verankert.

Mit Dampf gefüllte Blasen

Unter Kavitation verstehen Wissenschaftler die Bildung und den Kollaps von dampfgefüllten Blasen in Flüssigkeiten. Wenn die Blasen implodieren, werden große Mengen Energie freigesetzt. Kavitation tritt zum Beispiel an Gegenständen auf, die sich sehr schnell in Flüssigkeiten bewegen, wie etwa Schiffspropeller oder Turbinen von Wasserkraftwerken. Die beim Kollaps der Bläschen freigesetzte Energie kann diese Gegenstände stark beschädigen. Das Auftreten von Kavitation in solchen Anwendungen gilt es deshalb tunlichst zu vermeiden. (pte)

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