Der Schleim auf unseren Nasenhaaren spielt eine entscheidende Rolle bei der Reinigung der Atemluft, indem er Pollen und Staubpartikel abfängt, bevor sie unsere Lunge erreichen. Ein internationales Forscherteam, an dem auch das Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPI-P) in Mainz beteiligt war, hat nun gezeigt, dass sich dieses natürliche Filterprinzip auf technische Luftfilter übertragen lässt.
Die neue Methode sieht vor, dass Filter, beispielsweise in Klimaanlagen, mit einer Flüssigkeitsschicht überzogen werden. Dieses Vorgehen ermöglicht es, selbst kleinste Partikel effektiver zu binden als herkömmliche trockene Filtersysteme. Ein weiterer Vorteil ist, dass diese flüssige Beschichtung den Luftstrom nicht behindert, was die Effizienz des Filtersystems zusätzlich steigert.
Revolutionäre Filtertechnik: Von der Nase inspiriert zu dauerhaft sauberer Luft
Inspiriert von den mit Schleim überzogenen Nasenhärchen des menschlichen Körpers haben Wissenschaftler einen neuartigen Filter entwickelt. Dieser Filter nutzt eine hauchdünne Flüssigkeitsschicht, um Partikel mithilfe von Kapillarkräften festzuhalten. Dabei bilden sich Flüssigkeitsbrücken zwischen den Staubpartikeln und den Fasern des Filters. Diese Brücken verhindern nicht nur das Ablösen der Staubpartikel, sondern führen auch zur Bildung kompakter Staubaggregate. Im Gegensatz zu herkömmlichen Filtern, die sich mit der Zeit zusetzen und den Luftstrom behindern, bleibt der neue Filter länger durchlässig – und das bei gleichzeitig hoher Filterleistung.
„Diese Technologie ist ein Schritt in Richtung langlebiger, energieeffizienter Filtersysteme“, erklärt Dr. Michael Kappl vom Max-Planck-Institut in Mainz, einer der beteiligten Autoren. „Besonders beeindruckend ist, dass selbst ultrafeine Partikel im Nanometerbereich zuverlässig gebunden werden.“
Das Projekt vereint Fachwissen aus Südkorea (Chung-Ang University, Incheon National University), den USA (University of Cincinnati) und Deutschland (Max-Planck-Institut für Polymerforschung). Federführend war das Team um Professor Sanghyuk Wooh (Chung-Ang University, Seoul), das die zugrunde liegende Idee und das Design entwickelte.
Prof. Hans-Jürgen Butt, Direktor am MPI-P, betont die Bedeutung internationaler Kooperation: „Luftreinhaltung ist ein globales Thema – mit dieser Arbeit zeigen wir, wie interdisziplinäre Forschung über Kontinente hinweg konkrete Lösungen hervorbringen kann.“
Diese innovative Filtertechnologie eröffnet zahlreiche Einsatzbereiche, darunter Lüftungs- und Klimaanlagen, industrielle Abluftsysteme, medizinische Schutzmasken, Reinräume sowie Staub- und Rauchfilter in städtischen Gebieten. Dank ihrer hohen Partikelbindung bei gleichzeitig geringem Energieverbrauch kann diese Technologie langfristig Kosten senken und die Umweltbelastung reduzieren.
Quelle
Max-Planck-Institut für Polymerforschung (07/2025)
Publikation
Park, J.; Moon, C. S.; Lee, J. M.; Rahat, S. A.; Kim, S. M.; Pham, J. T.; Kappl, M.; Butt, H.-J.; Wooh, S.: Bioinspired capillary force-driven super-adhesive filter. Nature (2025)
doi.org/10.1038/s41586-025-09156-y
https://dx.doi.org/10.1038/s41586-025-09156-y