Warum antarktische Pinguine nicht vereisen

Oberflächenforschung an Pinguinfedern als Schlüssel zum verbessertem De-icing in der Luftfahrt

Antarktische Pinguine sind Meister der Adaption an ihre Umwelt. Eine ihrer eindrucksvollsten Anpassungsleistungen gab der Wissenschaft bislang Rätsel auf: Pinguine tauchen durch eiskaltes Wasser und können sich danach bei tiefsten Temperaturen um -40 °C an Land bewegen, ohne dass ihr Gefieder vereist. 

Diese überlebenswichtige Eigenschaft des Pinguingefieders hat unser Kooperationspartner Prof. Pirouz Kavehpour vom Department of Mechanical and Aerospace Engineering der UCLA zusammen mit seinem Team erforscht. Die Ergebnisse wurden auf dem 68th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics am 22. November in Boston erstmalig vorgestellt. Das Team untersuchte die stark wasserabweisenden Federn mit einem speziellen mikroskopischen Verfahren und unserem Drop Shape Analyzer – DSA100 zur Kontaktwinkelmessung. Die Forschergruppe fand heraus, dass bei den Federn ein besonders hydrophobes Öl aus einer speziellen Drüse auf eine nanostrukturierte, poröse Oberfläche trifft. Die so texturierten und versiegelten Federn zeigen extrem hohe Wasserkontaktwinkel von über 140°. Es entstehen runde Tropfen mit einer sehr kleinen Kontaktfläche auf dem Gefieder. Das sorgt für geringen Wärmetransport und schnelles Abtropfen, so dass sich das Wasser schon nicht mehr auf dem Gefieder befindet, wenn es gefriert.

Das Thema zieht bereits weite Kreise außerhalb der universitären Forschung. Neben populärwissenschaftlichen Medien wie news.discovery.com haben auch der BBC und Huffingtonpost dem Federkleid der erstaunlichen Vögel Beiträge gewidmet. Doch die Eigenschaften der Pinguinfedern sind nicht nur für Tierfreunde interessant. Bei neuen Möglichkeiten, Oberflächen eisfrei zu halten, horcht besonders die Luftfahrtindustrie auf, wo Vereisung ein hohes Sicherheitsrisiko darstellt und bisher nur mit großem Aufwand verhindert werden kann. Die neuen Erkenntnisse können so vor allem bei der Materialentwicklung für den Flugzeugbau Fortschritte bringen. „Es hat eine gewisse Ironie, dass ausgerechnet ein flugunfähiger Vogel eines Tages dabei helfen könnte, dass Flugzeuge sicherer fliegen“, so das Fazit Prof. Kavehpours.