Biomimetische Materie

Neue Materialien nach dem Vorbild der Natur

form 239
Juli/August 2011


Verlag

Birkhäuser (Basel)

Die Bionik übersetzt Naturphänomene in innovative Technologien und Produkte. Populär wurde der Forschungszweig durch den Lotuseffekt – die komplexe mikro- und nanoskopische Oberflächenstruktur der Pflanze minimiert bekanntermaßen die Haftung von Schmutzpartikeln und bescherte uns unter anderem wasserabweisende Badezimmerfliesen und den hydrophoben Schwimmanzug.

Mittlerweile gibt es auf dem Markt eine Vielzahl von Produkten mit Vorbildern aus der Natur. Neben dem Lotuseffekt zählt auch die Spinnseide zu den Paradebeispielen der biomimetischen Forschung, denn das Fasermaterial ist extrem elastisch und dabei fester als Stahl. Die AMSilk GmbH, ein Spin-Off der TU München, produziert als weltweit erstes Unternehmen Seidenproteine und andere Biopolymere in industriellem Umfang – was jüngst mit dem Industriepreis 2011 ausgezeichnet wurde.

Extrem fest und gleichzeitig luftig-leicht gebaut sind die Kieselalgen, welche sich so den Umweltbedingungen in den Tiefen des Meeres optimal angepasst haben. Denn die Leichtbaustrukturen müssen schweben, um das für den Stoffwechsel notwendige Licht auffangen zu können, und dabei zugleich dem Wasserdruck mit genug Härte entgegenwirken. Am Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven haben Wissenschaftler dieses Prinzip auf eine Autofelge und einen modischen Leichtgipsverband übertragen.

Auch in anderen Bereichen kommt die Bionik zum Zug: Materialeffiziente Bauelemente sind vor allem in der Architektur von Bedeutung. Die Dr. Mirtsch GmbH hat die hexagonale Panzerstruktur von Schildkröten unter Ausnutzung natürlicher Selbstorganisation auf Blechen adaptiert und so für Fassaden und Dächer nutzbar gemacht. An der Hochschule Bremen hingegen untersuchte man jahrelang Haifischhaut, um Methoden zur erschließen, mit denen die Besiedelung von Schiffsrümpfen durch Organismen wie Muscheln und Seepocken verhindert werden kann. In Zusammenarbeit mit Vosschemie entwickelte man schließlich ein Antifouling-Spray, das ebendies unterbindet und so auch im Hobbysportbereich eine Verbesserung der Fahreigenschaften erwirkt. Dass sich auch natürliche Bewegungsmechanismen auf technische Systeme übertragen lassen, zeigt immer wieder Festo, Anbieter pneumatischer und elektronischer Technologie zur Fabrik- und Prozessautomatisierung. Festo wurde in den letzten Jahren durch sein Bionic Learning Network bekannt; Jüngstes Forschungsergebnis ist ein Roboterarm, dessen Beweglichkeit durch den FinRay-Effekt nach Vorbild der Flossenstrahlen von Fischen, optimiert wurde.

www.amsilk.com
www.awi.de
www.woelbstruktur.de
www.vosschemie.de
www.fischer.de
www.festo.com

Bildquelle: Festo