Autor

Prof. Dr. Stephan Herminghaus
Prof. Dr. Stephan Herminghaus
Abteilungsleiter "Dynamik komplexer Fluide"
Telefon:+49 551 5176-200Fax:+49 551 5176-202

Dynamik komplexer Fluide

Stephan Herminghaus (46 Jahre) studierte Physik und bildende Kunst in Mainz, wo er auch promovierte. Danach befasste er sich am IBM-Forschungslabor in San Jose (Kalifornien) mit Polymerfilmen für optische Mikrochips und wechselte 1991 an die Uni Konstanz, wo er über nichtlineare Optik an dünnen Filmen und über Benetzungsphänomene habilitierte. Nach einem dreijährigen Aufenthalt am MPI für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Berlin übernahm er die Abteilung Angewandte Physik an der Uni Ulm, bevor er 2003 als Max-Planck-Direktor nach Göttingen wechselte. Er forscht dort über unkonventionelle Mikrofluidik, komplexe Fluide, feuchte Granulate und Irreversibilität.

Frage:

Warum haftet Teflon an der Pfanne?

Antwort:

Brennt das Spiegelei in einer gewöhnlichen Pfanne an, bilden sich chemische Bindungen verschiedener Art mit dem Metall des Pfannenbodens aus und vermitteln eine recht stabile Haftung, wie sicher jeder schon einmal mit Ärger erfahren hat. Das besondere am Teflon besteht nun gerade darin, dass seine Moleküle keinerlei chemische Bindungen eingehen, sondern nur so genannte van-der-Waals-Kräfte ausüben. Diese wirken zwar zwischen allen Molekülen und Atomen, sind aber wesentlich schwächer als die (zusätzlichen) Kräfte, die z.B. einen Salzkristall zusammenhalten oder das angebrannte Spiegelei an den Pfannenboden binden.

Wie haften aber dann die Teflonmoleküle am Pfannenboden? Teflon ist ein durchaus fester Kunststoff, ähnlich wie PVC oder Polyäthylen. Bringt man die Teflonmoleküle in einen sehr innigen Kontakt, wie das innerhalb des Teflons der Fall ist, sind die van-der-Waals-Kräfte offenbar stark genug und halten sie gut zusammen. Man muss also „nur“ für einen innigen Kontakt der Moleküle sorgen. In der Teflonpfanne wird dieser Kontakt dadurch vermittelt, dass zunächst eine flüssige Substanz auf den Pfannenboden aufgesprüht wird, die dem Teflon chemisch sehr ähnlich ist: den sogenannten Primer (sprich: 'praimer'). Da er flüssig ist, schmiegt er sich perfekt an die Unebenheiten des Pfannenbodens an, vermittelt also diesen innigen molekularen Kontakt, hat aber auch seinerseits eine sehr glatte Oberfläche. Nun wird er erhitzt und wandelt sich chemisch in Teflon um! Wenn jetzt die Teflonschicht aufgetragen wird, bilden die Primerschicht und die Teflonschicht eine Einheit, ein Stück massives Teflon sozusagen. Da dieses gleichzeitig in innigem Kontakt mit der Oberfläche des Pfannenbodens ist, haftet es recht gut, als wäre es mit der Pfanne ein einziges Stück. Da der Primer als Flüssigkeit sich jeder Unebenheit anpasst, kann man es sogar leisten, den Pfannenboden vorher absichtlich aufzurauhen, dann verhakt sich die Teflonschicht mit der zerklüfteten Unterlage und hält noch besser. Da das Essen in der Pfanne nicht in diesen innigen Kontakt mit den Teflonmolekülen gebracht wird (wir haben ja gesehen, was für ein Aufwand dafür nötig wäre!), haftet es nicht: Das ist der gewünschte Effekt. Dass die van-der-Waals-Kräfte, die das Teflon zusammenhalten, relativ schwach sind, sieht man, wenn man zu stark in der Pfanne herumkratzt: die Teflonschicht lässt sich (leider) mechanisch relativ leicht zerstören und entfernen.

 
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