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Aug 10, 2023

Wissenschaftler berichten, dass eine neue, unglaublich rutschige Toilettenschüssel das Anhaften von Kot verhindern könnte

Wissenschaftler haben ein winziges Modell einer neuen, unglaublich rutschigen Toilette angefertigt, an der der Kot nicht haften bleiben sollte. Ein rutschiges neues Toilettenschüsselmaterial ist beständig gegen die Klebrigkeit von synthetischem Kot mit verschiedenen

Wissenschaftler haben ein winziges Modell einer neuen, unglaublich rutschigen Toilette angefertigt, an der der Kot nicht haften bleiben sollte.

Ein rutschiges neues Toilettenschüsselmaterial ist resistent gegen die Klebrigkeit von synthetischem Kot mit unterschiedlichem Feuchtigkeitsgehalt. (Videonachweis: Ergänzende Materialien von Li et al. 2023 DOI:10.1002/adem.202300703)

Eine unglaublich rutschige 3D-gedruckte Toilette wird nicht schmutzig und benötigt zum Spülen weniger Wasser als eine herkömmliche, sagen Wissenschaftler. Könnte das Reinigen von Toiletten der Vergangenheit angehören?

Derzeit ist das Konzept nur ein Prototyp, aber Forscher arbeiten an Möglichkeiten, diese clevere Chemie schließlich auf den Markt zu bringen. Bisher haben die Forscher nur ein winziges Modell der Toilette gedruckt, das etwa ein Fünftel der Höhe eines typischen Porzellanthrons beträgt, und sie haben seine Glätte getestet, indem sie seine Oberfläche Joghurt, Honig, Stärkegel und künstlichem Kot ausgesetzt haben, nicht dem echtes Zeug.

Die Erfindung der Spültoilette revolutionierte unsere Lebensweise, aber die Innovation hatte ihren Preis: nämlich 37 Milliarden Gallonen (141 Milliarden Liter) Wasser, die weltweit pro Tag gespült werden, schreiben die Forscher in ihrer aktuellen Arbeit, die am 5. August veröffentlicht wurde die Zeitschrift Advanced Engineering Materials. Und oft gibt es noch ein weiteres Problem: Selbst das gründliche Spülen reicht nicht aus, um den gesamten Kot im Napf zu entfernen.

Bin Su, leitender Forscher an der Huazhong-Universität für Wissenschaft und Technologie in China, und sein Team aus Materialwissenschaftlern haben möglicherweise eine Lösung für diese Probleme gefunden.

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In ihrer Studie berichteten die Forscher, dass ihre 3D-gedruckte, abriebfeste, superrutschige Spültoilette (ARSFT) völlig resistent gegen Verschmutzungen mit verschiedenen Flüssigkeiten ist, darunter Milch, schlammiges Wasser und sogar synthetische Fäkalien. Und im Gegensatz zu anderen rutschigen Toiletten behält ARSFT seine Rutschfestigkeit auch nach intensiver und wiederholter Nutzung.

Das Team ließ sich von tropischen Kannenpflanzen (Nepenthes) inspirieren, fleischfressenden Pflanzen, die Beute in vasenartigen Blattbechern fangen; Um die Beute in ihre Fallen zu leiten, scheiden die Pflanzen eine schlüpfrige, schmierende Substanz aus. In ähnlicher Weise beschichteten die Forscher die Oberfläche der Toilette mit einem fettigen Öl, das dazu beitrug, den Abfall nach unten und aus der Schüssel zu leiten.

„Wenn die Verunreinigungen auf die Oberfläche fallen, treffen sie zuerst auf den Schmierfilm und nicht auf die Oberfläche [selbst], was die Haftung erheblich verringern kann“, schreiben die Autoren der Studie.

Auf chemischer Ebene ist diese Rutschfestigkeit auf eine Materialeigenschaft namens „Hydrophobie“ zurückzuführen, die ein Maß dafür ist, wie gut das Material Wasser abstößt. Menschlicher Kot hat einen hohen Feuchtigkeitsgehalt, sodass eine hydrophobe Oberfläche dazu beiträgt, das Anhaften von Kot zu verhindern.

Mithilfe einer Technik namens selektiver Lasersinter-3D-Druck verschmolz das Team Kunststoffkörner und eine Art hydrophoben Sand, um die feste Hülle der Toilette herzustellen. Sintern ist ein chemischer Prozess, der zwei Arten von Feststoffen verdichtet und verbindet, ohne sie miteinander zu verschmelzen; Wichtig ist, dass dadurch eine poröse Struktur mit vielen kleinen Lücken zwischen den Feststoffpartikeln entsteht. Die Forscher füllten diese Löcher mit einem gewöhnlichen Schmieröl, das sich über die gesamte Struktur verteilte und die gesamte Toilette bedeckte.

Da das Schmieröl dank der porösen Struktur in der gesamten Toilette gespeichert wird, wird das von der Oberfläche verlorene Öl schnell aus der Tiefe des Materials wieder aufgefüllt, sodass die Schüssel ihre superrutschigen Eigenschaften beibehält. Selbst intensiver mechanischer Abrieb – etwa durch übermäßiges Schrubben mit der Toilettenbürste – mindert die Rutschfestigkeit nicht, da sich das Material schnell selbst heilt, indem es Öl auf die neu freigelegte Oberfläche verteilt. Das Team testete dies, indem es seine Mini-Toilette 1.000 Mal mit Sandpapier schrubbte.

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Aber während die glatte neue Toilette verspricht, unschöne Bremsspuren auf der Schüssel zu vermeiden, wird es eine Weile dauern, bis Sie eines davon in Ihrem örtlichen Baumarkt sehen.

Die winzige Toilettenschüssel des Teams war nur 8 cm hoch, 12 cm tief und 8,8 cm breit und musste daher offensichtlich größer gemacht werden. Der 3D-Druck kann auch bekanntermaßen teuer sein, daher könnte die kostengünstige Herstellung dieser Toiletten auch eine Herausforderung sein.

Sus Team arbeitet bereits an diesen Problemen. Darüber hinaus müssten die Hersteller aber auch einen Weg finden, den wichtigen Sinterschritt in den bestehenden Toilettenproduktionsprozess zu integrieren. Allerdings könnte diese robuste Antihaftoberfläche auch außerhalb von Toiletten Verwendung finden, sodass Sie diese clevere Chemie vielleicht eines Tages auch außerhalb des Wasserklosetts sehen werden.

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Victoria Atkinson ist eine freiberufliche Wissenschaftsjournalistin, die sich auf Chemie und ihre Schnittstelle zur natürlichen und vom Menschen geschaffenen Welt spezialisiert hat. Sie lebt derzeit in York (Großbritannien) und arbeitete früher als Entwicklerin wissenschaftlicher Inhalte an der Universität Oxford und später als Mitglied des Redaktionsteams von Chemistry World. Seitdem sie freiberuflich tätig ist, hat Victoria ihren Fokus auf die Erforschung von Themen aus allen Wissenschaften erweitert und hat unter anderem auch mit Chemistry Review, Neon Squid Publishing und der Open University zusammengearbeitet. Sie hat einen DPhil in organischer Chemie von der Universität Oxford.

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