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Die Natur nachahmen für neue Technologien

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Die Natur nachahmen für neue Technologien

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Für Innovationen die Natur nachahmen - das machen die Wissenschaftler hier an der Johannes Kepler Universität in Linz. Im Mittelpunkt ihrer Forschungen stehen Eidechsen. Denn ihre Haut zeigt außergewöhnliche Eigenschaften für den Transport von Flüssigkeiten.

Horneidechsen, die aus Wüstengebieten Nordamerikas stammen, nutzen den kleinsten Wassertropfen, um zu überleben. Die Natur hat ein ausgeklügeltes System optimiert, das es den Tieren ermöglicht, das auf ihren Rücken tropfende Wasser aufzufangen. Dieser Vorgang interessiert die Forscher.

Der Biologe Florian Hischen von der Johannes Kepler Universität erklärt: "Die Krötenechsen, die wir hier untersuchen, verfügen über eine Mikrostruktur auf der Haut, die es ihnen ermöglich, die Flüssigkeit sehr schnell zwischen die Schuppen der Haut zu bekommen, und zwischen den Schuppen in der Haut haben wir ein Kapillarsystem, ein Kanalsystem, das die Flüssigkeit sehr sehr schnell und passiv in Richtung des Kopfes der Tiere befördert, wo sie dann die Flüssigkeit aus ihrem Kanalsystem mit den Mundwinkeln aufnehmen und trinken können."

​Neben den Eidechsen interessieren sich die Wissenschaftler auch für Flach- oder Rinderwanzen aus dem Regenwald Südamerikas. Ein leistungsstarkes Elektronenmikroskop zeigt ein dreidimensionales Modell der Oberfläche der Tiere im Nanometerbereich. ​

Florian Hischen: "Wir haben bei Insekten und Wanzen herausgefunden, dass noch kleinere Mikrostrukturen dafür verantwortlich sind, dass Abwehrsekretöle in eine bestimmte Körperrichtung transportiert werden. Unter den Flügeln liegen, wie man hier sehen kann, die Abwehrsekretdrüsen. Das produzierte Abwehrsekret wird über die Mikrostrukturen zu den Flügelansatzpunkten hier oben tranportiert, wo es dann verdunstet und stinkt und mögliche Fressfeinde abwehrt.

​Auch das Forth Institute auf Kreta, in der Nähe von Heraklion, ist an diesem EU-Projekt beteiligt. Die Wissenschaftler hier sind auf Lasertechnologien spezialisiert. Ihr Ziel ist es, die von den Biologen entdeckten Modelle auf künstliche Materialien zu übertragen. Dafür verwenden sie Kurzpulslaser.

Evangelos Skoulas, Ingenieur vom IESL-Forth-Institute: "Wenn das Material von einem Laserstrahl gebrannt wird, ist es gezwungen, seine Struktur zu ändern. Man kann 3D-Strukturen herstellen. Dabei reicht die Skala, die Auflösung von mehreren Mikrometern - ein Haar hat 100 Mikrometer - bis zu einem zehntel Nanometer."

Der Projektkoordinator Emmanuel Stratakis erklärt: "Hier sieht man einen Bereich, bei dem bestimmte Stellen entweder hydrophil oder hydrophob sind, aufgrund der bestimmten Anordnung kann man eine Flüssigkeit mit einem höchstmöglichen Wirkungsgrad in eine bestimmte Richtung treiben.

Bisher gab es Versuche mit Stahl. Zu den geplanten Anwendungen gehört die Herstellung innovativer mikromechanischer Teile, mit dem Ziel, Reibung, und damit den Verschleiß zu reduzieren.

"Bei mikromechanischen Komponenten gibt es zwei Oberflächen, die durch ein Schmiermittel in Kontakt stehen.Wir können die Reibung zwischen den Oberflächen sehr effizient reduzieren, indem wir eine strukturierte Oberflächenstruktur mit einer bestimmten Geometrie auf diese Oberflächen auftragen", so Stratakis.

Es gibt unzählige weitere Anwendungsmöglichkeiten für diese biomimetischen Oberflächen - sie reichen von der effizienten Wassergewinnung bei Trockenheit bis hin zu Projekten im biomedizinischen Bereich.

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