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Adhäsion

Der Begriff Adhäsion leitet sich vom lateinischen Wort adhaerere (zu Deutsch „anhaften“) ab. In der Physik bezeichnet er dementsprechend das Aneinanderhaften zweier Stoffe oder Körper. Die genaue Bedeutung von Adhäsion lautet wie folgt:

Der physikalische Zustand einer Grenzflächenschicht, die zwischen zwei in Kontakt tretenden kondensierten Phasen (d. h. Feststoffen und Flüssigkeiten mit vernachlässigbarem Dampfdruck) entsteht.

Das Besondere an einem solchen Zustand ist, dass die beteiligten Phasen (anders als beim Magnetismus) mechanisch zusammenhalten. Das liegt an molekularen Wechselwirkungen innerhalb der Grenzflächenschicht. Bisher konnten sich Forscher noch nicht einigen, welche Kräfte den mechanischen Zusammenhalt der beiden Phasen bewirken. Aktuell gibt es mehrere Adhäsionstheorien, die unterschiedliche Erklärungsansätze vorschlagen.

Mechanische und spezifische Adhäsion

Die einzelnen Theorien lassen sich grundsätzlich in zwei Gruppen unterteilen:

  • Erste Studien über die mechanische Adhäsion nahmen an, dass der Zusammenhalt auf physikalischen Verklammerungen eines Klebstoffes in den mikroskopisch kleinen Poren und Vertiefungen eines festen Körpers beruht. Dieser Ansatz erklärt allerdings nicht, warum auch Klebstoff und Festkörper mit glatter Kontaktfläche und Klebstoff aneinanderhaften.
  • Neuere Theorien zur spezifischen Adhäsion gehen davon aus, dass neben physikalischen auch chemische und thermodynamische Kräfte eine Rolle spielen. Dabei stehen Überlegungen zur mechanischen und spezifischen Adhäsion nicht im Widerspruch, sondern ergänzen sich vielmehr gegenseitig.
Zum Thema spezifische Adhäsion gibt es inzwischen eine Vielzahl an weiterführenden Studien. Hierzu gehören in erster Linie:
  • Die Polarisationstheorie (De Bruyne, 1935)
  • Die elektrostatische Theorie (Derjagin, 1950)
  • Die Diffusionstheorie (Voyutzkij, 1960)
  • Die Adsorptions- und Benetzungstheorie (Zismann, Fowkes, Good und Wu, 1963)
  • Adhäsion im Alltag

Was zunächst wie ein abstraktes Konzept klingen mag, begegnet uns tatsächlich überall im täglichen Leben. Zug fahren, Geschenke verpacken oder mit dem Smartphone spielen – ohne Adhäsionskräfte funktionieren solche und ähnliche Vorgänge nicht. Die folgenden Beispiele veranschaulichen, in welchen Fällen Adhäsion konkret zum Einsatz kommt.
  • Im Verkehr bedeutet Adhäsion, dass eine Straßenhaftung vorliegt (entweder zwischen Reifen und Straße oder zwischen Bahnrädern und Schienen). Von einer Adhäsionsbahn spricht man, wenn ein Zug ohne fremde Hilfsmittel starke Steigungen bewältigt. Dabei beruht die Fortbewegung allein auf der Haftung zwischen Rädern und Schienen.
  • Bei Klebstoffen besteht eine Adhäsion zwischen flüssigen oder festen Schichten und den Fügeteiloberflächen. Die genauen Zusammenhänge sind in diesem Bereich bislang nicht vollständig erforscht.
  • Sogenannte Adhäsionsfolien haften ganz ohne Klebstoff auf glatten, glänzenden Oberflächen. Dafür sorgt die Anziehungskraft der Moleküle zwischen beiden Materialien. Um eine Adhäsion zu bewirken, müssen sich die Moleküle so nahe wie möglich kommen. Dies gelingt unter anderem mit besonders glatten Schutzfolien auf Displays für Smartphones oder Tablets.
  • Auch in der Medizin spricht man von Adhäsion, wenn beispielsweise verletztes Gewebe zu Narben zusammenwächst oder eine Verklebung erfolgt. Verwachsungen im Magen-Darm-Trakt nennen sich peritoneale Adhäsionen. Den Kontakt zwischen Zellen und einer extrazellulären Matrix bezeichnen Biologen wiederum als Zelladhäsion.
  • Kohäsion und Adhäsion

Während Adhäsionskräfte/Anhangskräfte zwischen zwei Stoffen auftreten, bewegen sich Kohäsionskräfte per Definition innerhalb eines Stoffes. Dementsprechend sorgt die Kohäsion für den inneren Zusammenhalt von Flüssigkeiten oder Festkörpern. Diese Unterscheidung lässt sich am Beispiel Klebstoff verdeutlichen:
  • Adhäsion bezeichnet die Haftkraft zwischen Klebstoff und dem Material, das beklebt wird.
  • Kohäsion bezieht sich auf die Haftungskraft zwischen den Molekülen, die zusammen den Klebstoff als Ganzes bilden.
Nach außen macht sich die Kohäsion durch eine Oberflächenspannung bemerkbar. So können Kohäsionskräfte bewirken, dass zum Beispiel ein Tropfen Wasser auf einer Tischplatte seine Form behält.