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{{Begriffsklärungshinweis|Eine Beschreibung zum Gegenstand des Rechts findet sich unter [[Adhäsionsverfahren]].}}

[[Datei:Campanula with waterdrops.jpg|miniatur|Wassertropfen an [[Glockenblumen]]blüte]]

'''Adhäsion''' ({{laS|''adhaerere''}} „anhaften“), auch '''Adhäsions-''' oder '''Anhangskraft''' genannt, ist der physikalische [[Physikalisches System|Zustand]] einer [[Grenzfläche]]nschicht, die sich zwischen zwei in Kontakt tretenden kondensierten [[Phase (Materie)|Phasen]], d. h. [[Festkörper|Feststoffen]] und [[Flüssigkeit]]en mit vernachlässigbarem [[Dampfdruck#Definition im Sinne der Physik|Dampfdruck]], ausbildet. Der Zustand ist durch [[molekular]]e Wechselwirkungen in der Grenzflächenschicht charakterisiert, die einen [[Mechanik|mechanischen]] Zusammenhalt der beteiligten Phasen bewirken. Den Gegensatz dazu bildet der ''innere'' Zusammenhalt, die [[Kohäsion (Chemie)|Kohäsion]], eines Stoffes.

Die wirkenden Kräfte sind noch nicht alle vollständig erforscht. Es gibt verschiedene Adhäsionstheorien.

Der Zusammenhalt zwischen den beteiligten Materialien beruht in den meisten Fällen auf physikalischen Wechselwirkungen. Bei ausreichend rauer Oberfläche kann es zudem zu einer mechanischen Verklammerung der Materialien ([[Formschluss]]) kommen. Falls die Materialien miteinander auch eine chemische Bindung eingehen, bildet sich in der Regel eine besonders feste und dauerhafte Verbindung aus.
Beispiele für die Bildung chemischer Bindungen zwischen [[Bindemittel]]n und bestimmten Materialien sind [[Silikon]] und [[Glas]], [[Polyurethan]] und [[Holz]] oder [[Epoxidharz]] und [[Aluminium]].<ref name="vci 14">[https://www.vci.de/fonds/downloads-fonds/unterrichtsmaterialien/2015-11-unterrichtsmaterial-klebstoffe-textheft.pdf Unterrichtsmaterial Klebstoffe - Die Kunst des Klebens], Seite 14, Fonds der Chemischen Industrie im Verband der Chemischen Industrie e. V., November 2015</ref>

== Adhäsionstheorien ==
Unterschieden wird allgemein zwischen ''mechanischer Adhäsion'' aufgrund physikalisch-mechanischer Kräfte und ''spezifischer Adhäsion'' auf chemischer, physikalischer und thermodynamischer Grundlage beruhender Kräfte, für die es jeweils verschiedene Adhäsionstheorien gibt. Diese Theorien wurden einzeln entwickelt, nach heutigem Kenntnisstand bilden mechanische und spezifische Adhäsion jedoch eine Einheit.

=== Mechanische Adhäsion ===
Die Theorie der mechanischen Adhäsion bezieht sich auf [[Verbindungstechnik#Formschluss|formschlüssige]] Verklammerungen einer Phase in den mikroskopisch kleinen [[Pore]]n und Vertiefungen an der [[Grenzfläche|Oberfläche]] eines Feststoffs. Früher war dies der einzige Erklärungsansatz für Adhäsion; die Frage nach dem Zusammenhalt zweier Phasen mit glatten und porenfreien Kontaktflächen lässt sich damit nicht beantworten.

=== Spezifische Adhäsion ===
Theorien der spezifischen Adhäsion wurden entwickelt, weil die Theorie der mechanischen Adhäsion nicht ausreichte, den Zusammenhalt von Feststoffen mit glatten Oberflächen zu erklären. Die verschiedenen Theorien der spezifischen Adhäsion und die Theorie der mechanischen Adhäsion schließen einander nicht aus, sondern ergänzen sich.

Der '''Polarisationstheorie''' (''De Bruyne'' 1935) zufolge beruht Adhäsion auf dem [[Dipol-Molekül|Dipolcharakter der Moleküle]]. Dieser Erklärungsansatz ist jedoch auf [[Polarität (Chemie)#Polare Stoffe|polare Stoffe]] beschränkt.

Die '''elektrostatische Theorie''' (''[[Boris Wladimirowitsch Derjagin|Derjagin]]'' 1950) setzt eine ''elektrische Doppelschicht'' (eine mehrere Molekül- oder Atomschichten dicke [[Raumladungszone]], hervorgerufen durch Ladungsverschiebungen) als Ursache für die Adhäsionskraft an. Dafür müssen allerdings geeignete [[Ladungsträger (Physik)|Ladungsträger]], wie [[Elektron]]en oder [[Ion]]en, vorhanden sein.

Die '''Diffusionstheorie''' (''Voyutzkij'' 1960) legt die [[Brownsche Molekularbewegung]] – also die durch die [[Temperatur]] verursachte Eigenbewegung der Moleküle – zu Grunde, die dazu führt, dass Teilchen der beiden beteiligten Stoffe ineinander [[Diffusion|diffundieren]]. Die Stoffe müssen jedoch eine chemische [[Affinität (Chemie)|Affinität]] zueinander besitzen, was meist nur bei [[Kunststoff]]en der Fall ist. Bei [[Metalle]]n etwa verhindert die [[Metallbindung]] eine Diffusion.

[[Datei:Surface tension.svg|mini|Benetzungsverhalten eines Tropfens auf einer festen Oberfläche. Laut der Adsorptions- und Benetzungstheorie wirken im Fall A wenig oder keine, im Fall C und S (Spreitung) sehr hohe Adhäsionskräfte an der Grenzfläche.]]
Grundlage der '''Adsorptions- und Benetzungstheorie''' (''Zismann'', ''Fowkes'', ''Good'' und ''Wu'', 1963) ist die [[Grenzfläche|Ober- und Grenzflächentheorie]]. Dieser [[Thermodynamik|thermodynamischen Betrachtung]] der Adhäsion zufolge [[Benetzung|benetzen]] solche Flüssigkeiten feste Oberflächen besonders gut, die sich an der Grenzfläche zur festen Phase in einem nur geringfügig ungünstigeren energetischen Zustand als im Inneren befinden. Ist der energetische Zustand an der Phasengrenze günstiger als im Inneren, kommt es zur vollständigen Benetzung ([[Spreitung]]), bei der sämtliche Teilchen der Flüssigkeit an der festen Oberfläche haften. Keine Benetzung – der andere Extremfall – tritt ein, wenn der energetische Zustand für die Teilchen im Inneren der Flüssigkeit so günstig ist, dass diese eine Kugel bildet, wodurch sich die Kontaktfläche mit dem Feststoff auf ein Minimum reduziert. Unter Berücksichtigung der Struktur der Grenzflächenschicht ([[Rauheit]] und Fremdstoffpartikel), der Temperatur und anderer Faktoren über die thermodynamische Betrachtung hinaus lassen sich so Rückschlüsse auf die Adhäsion ziehen.

== Vorkommen ==
=== Adhäsion bei Verkehrsmitteln ===
Unter Adhäsion versteht man im [[Straßenverkehr]] die ''Straßenhaftung'' (eng. Grip) – [[Gummi]] ([[Reifen]]) auf Untergrund ([[Straße]]) – bzw. im [[Schienenverkehr]] die ''Schienenhaftung'' – [[Eisen]] (Bahnräder) auf Eisen ([[Schiene (Schienenverkehr)|Schiene]]). Von einer [[Adhäsionsbahn]] spricht man, wenn eine Bahn ohne Hilfsmittel (z. B. [[Zahnradbahn|Zahnrad]] oder [[Standseilbahn|Seil]]) starke [[Steigung]]en bewältigen kann und ausschließlich die Haftung der Räder für die Fortbewegung genügt. Die Adhäsion wirkt auch bei startenden [[Flugboot]]en und hält deren Rumpf im Wasser. Die Konstrukteure lösten dieses Problem mittels einer Abreißkante auf halber Länge des Kiels (auch als Stufe bezeichnet), so dass sich der Bootsrumpf der Maschine von der Wasseroberfläche lösen kann.

=== Adhäsion bei Klebstoffen ===
Adhäsion umfasst die Haftkräfte an den Kontaktflächen zweier unterschiedlicher oder gleicher Stoffe durch Molekularkräfte. Die Stoffe können sich in festem oder in flüssigem Zustand befinden. Im Bereich der [[Klebstoff]]e versteht man unter Adhäsion die Haftung von Klebschichten an den Fügeteiloberflächen. Die Vorgänge bei der Adhäsion sind noch nicht vollständig aufgeklärt. Sie gestalten sich besonders schwierig, weil die Abhängigkeiten zwischen den Klebstoffsystemen und den verschiedenen Fügeteiloberflächen sehr komplex sind.

=== Adhäsion bei Folien ===
[[Adhäsionsfolie]]n haften ohne [[Klebstoff]] auf glatten/glänzenden Oberflächen mittels der Anziehungskraft der Moleküle zwischen beiden Materialien. Voraussetzung ist, dass sich die Moleküle so nahe wie möglich kommen, um eine Adhäsion zu erreichen. Deshalb funktioniert dies nur auf glatten Oberflächen, beispielsweise als Schutzfolien auf Displays oder Tönungsfolien auf Glas von [[Kraftfahrzeug]]en.

=== Adhäsion bei Tieren ===
Manche Tiere (u. a. [[Geckos|Lamellengeckos]] als die größten Vertreter) können sich an senkrechten glatten Wänden oder sogar an der Unterseite von Blättern und unter Zimmerdecken halten und fortbewegen. Grund hierfür sind Haftsysteme an den Sohlen der Füße, die bei Geckos aus etwa einer Milliarde feiner Keratin-Härchen ([[Spatulae]]) mit Ausmaßen im Nanometerbereich bestehen.<ref> Ruibal, R. & Ernst, V.(1965) J. Morphol. 117, 271–294.</ref><ref name="MW">[http://www.max-wissen.de/public/downloads/Tech8_arbeitsblatt1.pdf Haftapparat des Geckos] (PDF; 187 kB)</ref> Durch die spezielle lamellenartige Anordnung kommt eine große Zahl dieser Härchen mit dem Untergrund in Kontakt, so dass Adhäsionskräfte wirksam werden können. Natürlich vorkommende Oberflächenfeuchtigkeit erhöht die Wirkung.<ref name="MPG">Max-Planck-Gesellschaft: [http://www.mpg.de/498732/pressemitteilung20051107 ''Haarige Füße kleben besser an einer feuchten Decke''], 8. November 2005, abgerufen am 4. Dezember 2020.</ref> Ursache sind elektrostatische Wechselwirkungen zwischen den beteiligten Materialien (z. B. [[Van-der-Waals-Kräfte]]) sowie [[Kapillarkräfte]].<ref>G. Huber et al., Proceedings of the National Academy of Sciences (USA) 102 (2005) 16293, [[doi:10.1073/pnas.0506328102]].</ref> Auch viele Insekten nutzen zur Fortbewegung solche spatelförmigen Hafthaare neben ihren Greifsystemen oder Saugnäpfen.<ref>S.N. Gorb (Edt.) "Functional Surfaces in Biology - Adhesion related phenomena", Springer, Heidelberg, 2009, [[DOI:10.1007/978-1-4020-6695-5]].</ref>

=== Adhäsion bei organischen Geweben ===
* [[Chirurgie|chirurgisch]]: Verwachsungen oder Verklebungen von Organen durch [[Bride (Medizin)|Briden]]
* [[Hämatologie|hämatologisch]]: Anhaftung von Blutzellen (z. B. [[Thrombozyt]]en, [[Leukozyten]]) sowohl an Gefäßinnenwänden (z. B. im Rahmen einer Entzündungsreaktion), als auch gefäßinnenwandfremden ([[Endothel|endothelfremden]]) Oberflächen bzw. Geweben
* [[Bakteriologie|bakteriologisch]]: Anhaftung von [[Bakterien]] an Schleimhautoberflächen am Beginn einer [[Infektion]]
* [[Zelladhäsion]]: Anhaftung von [[Zelle (Biologie)|Gewebezellen]] an [[Protein]]e der [[Extrazelluläre Matrix|extrazellulären Matrix]] über [[Fokale Adhäsion|fokale Adhäsionsstellen]] und [[Hemidesmosom]]en
* [[zahnmedizin]]isch:
** Chemische Anhaftung von [[Füllungstherapie|Füllungsmaterialien]] am [[Dentin]] (dentinadhesiv)
** Anhaftung einer [[Totalprothese]] an der Schleimhaut.

== Literatur ==
* Claus Bischof, Wulff Possart: ''Adhäsion – Theoretische und experimentelle Grundlagen.'' Akademie-Verlag, Berlin 1983.
* Valentin L. Popov: ''Kontaktmechanik und Reibung. Ein Lehr- und Anwendungsbuch von der Nanotribologie bis zur numerischen Simulation.'' Springer, Berlin u. a. 2009, ISBN 978-3-540-88836-9.

== Weblinks ==
{{Wiktionary|Adhäsion}}
{{Commonscat|Adhesion|Adhäsion}}
* {{Webarchiv | url=http://iva.uni-ulm.de/physik/vorlesung/fluidemedien/node46.html | wayback=20100212015608 | text=Benetzung, Adhäsion, Kohäsion}} (Vorlesungsskript)

;Elektroadhäsion:
* [http://botzeit.de/blog/2009_09_05_elektroadhaesion.html Nutzung von Elektroadhäsion in der Robotik]

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4000493-4|LCCN=sh85000861}}

{{SORTIERUNG:Adhasion}}
[[Kategorie:Oberflächenphysik]]

Adhäsion - Versionsgeschichte

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