Lotuseffekt: Selbstreinigung superhydrophober Oberflächen
Membranen & Beschichtungen Redaktion Outdoorberater Stand 09/2026
Lotuseffekt heißt die Selbstreinigung stark wasserabweisender Oberflächen: Ein Tropfen bleibt fast kugelig, rollt bei leichter Neigung ab und nimmt Schmutzteilchen mit. Verantwortlich ist nicht Glätte, sondern eine Rauheit auf zwei Ebenen: Auf der Blattoberseite des Lotos sitzen Zellhöcker im Mikrometerbereich, darauf Wachsröhrchen von 80 bis 120 Nanometern Durchmesser.
Zwei Kenngrößen, nicht eine
Der Kontaktwinkel liegt zwischen Unterlage und Tropfenoberfläche am Tropfenrand; die 162° am Lotusblatt sind ein statischer Wert nach dem Sessile-Drop-Verfahren. Ab über 150° heißt eine Oberfläche superhydrophob — den Begriff führt ISO 19403-1 ein. Auf glatter Fläche begrenzt die Youngsche Gleichung den Winkel auf etwa 120°, selbst PTFE bleibt darunter. Der Kontaktwinkel allein trennt aber nicht: Auch flachzellige Blätter erreichen über 160°, ohne sich zu reinigen. Hinzu kommen muss ein Abrollwinkel unter 10°, am Lotos unter 5°; er wird auf der Kippvorrichtung gemessen (ISO 19403-7).
Cassie-Baxter oder Wenzel
Zwischen den Strukturen bleibt Luft eingeschlossen: der Cassie-Baxter-Zustand. Wird sie verdrängt, geht dieselbe Oberfläche in den Wenzel-Zustand über und wird nass: rechnerisch 157,0° gegen 104,5° an derselben Mikrosäulenstruktur. Aufschlagende Regentropfen liefern diesen Druck: bei 3 m/s rund 0,9 MPa. Eine Gradzahl allein sagt deshalb nichts darüber, ob der Effekt im Regen hält.
Derselbe Stoff, zwei Zustände: wann Wasser abperlt
Ob Wasser abperlt, hängt nicht allein von der Chemie der Oberfläche ab, sondern davon, ob zwischen ihren Strukturen Luft eingeschlossen bleibt. Beide Schnitte zeigen dieselbe Mikrosäulenstruktur — nur der Zustand ist ein anderer, und mit ihm der Kontaktwinkel.
Cassie-Baxter
Luft bleibt zwischen den Strukturen
Der Tropfen berührt nur die Spitzen. Er bleibt fast kugelig und rollt schon bei wenigen Grad Neigung ab — dabei nimmt er Schmutz mit.
- Gemessen an
- Das Lotusblatt: 162° Kontaktwinkel, Abrollwinkel unter 5°
Wenzel
Die Luft ist verdrängt
Dieselbe Oberfläche wird nass. Aufschlagende Regentropfen liefern den nötigen Druck — bei 3 m/s rund 0,9 MPa.
- Gemessen an
- Nach Aufprall, Druck oder Abrieb der Struktur
Eine Gradzahl allein sagt deshalb nichts darüber, ob der Effekt im Regen hält: Entscheidend ist, ob die Luftpolster dem Aufprall standhalten. Eine DWR-Ausrüstung senkt nur die Oberflächenenergie — die zweistufige Struktur, die den Lotuseffekt trägt, entsteht dabei nicht.
Abgrenzung: eine DWR-Ausrüstung ist kein Lotuseffekt
Eine DWR-Ausrüstung senkt die Oberflächenenergie der Faser; die Rauheit des Gewebes trägt mit, doch eine hierarchische Mikro- und Nanostruktur entsteht nicht, und damit fehlt die Bedingung für Selbstreinigung. Dazu die Haltbarkeit: Die Pflanze bildet verlorenes Wachs nach, eine Ausrüstung nicht — sie lässt durch Abrieb und Rückstände nach (siehe Pflege). Wo auf einer Jacke „Lotuseffekt“ steht, ist deshalb meist gewöhnliches DWR gemeint. Barthlott, Mail und Neinhuis nannten 2016 Produkte parabionisch, die weder bionische Funktion noch bionischen Ursprung haben; ihr Anteil am bionisch beworbenen Angebot liege über 80 % — geschätzt, ohne belastbare Statistik.
Hydrophob heißt nur wassermeidend; superhydrophob ist die Stufe darüber. Von wasserdicht ist ebenfalls zu trennen: Dichtigkeit beschreibt den Durchtritt unter Druck, der Lotuseffekt nur die Oberfläche, wasserabweisend die Stufe darunter. Eine Beschichtung als geschlossene Sperrschicht ist er nicht. Geprüft wird an Textilien die Oberflächenbenetzung im Spray-Test.
Herkunft des Begriffs
Das Kunstwort prägte Wilhelm Barthlott an der Universität Bonn 1992; das Prinzip beschrieben Barthlott und Nesta Ehler 1977. Bekannt wurde es 1997 durch „Purity of the sacred lotus, or escape from contamination in biological surfaces“ von Barthlott und Christoph Neinhuis in der Zeitschrift Planta. „Lotus-Effect“ ist zugleich eine eingetragene Marke; die Rechte liegen bei der Sto SE & Co. KGaA in Stühlingen.
