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Bionik

ETH baut Kiefernzapfen nach

Natur & Umwelt, Bionik | Mittwoch, 17. April 2013, sda

Forscher an der ETH Zürich haben sich die Natur zum Vorbild genommen. Genau wie Kiefernzapfen, die sich bei Trockenheit öffnen und bei Nässe verschliessen, haben sie ein Material geschaffen, das sich den äusseren Gegebenheiten anpasst.

Ein Kiefernzapfen öffnet sich im Zeitraffertempo. Quelle: YouTube/DrBachHealingHerbs

Wie von Geisterhand schliessen sich Kiefernzapfen, wenn sie feucht werden – und öffnen sich beim Trocknen, um Samen freizusetzen. Dieses Prinzip haben Forscher der ETH Zürich für ein neuartiges Material eingesetzt, das selbstständig eine vorbestimmte Form einnimmt.

Bei den Kiefernzapfen ermöglichen zwei fest verbundene Schichten aus quellbarem Material die Bewegung, wie die Online-Plattform «ETH Life» am Mittwoch schrieb. Diese dehnen sich bei Feuchtigkeit unterschiedlich stark aus. Fasern in den Schichten bestimmen, in welche Richtung sie sich krümmen.

Dieses Prinzip hat das Team um André Studart, Professor für Komplexe Materialien, nun imitiert. Das quellbare Grundmaterial ist Gelatine, die starre Komponente sind feinste Aluminiumoxidpartikel. Die Partikel richteten die Forscher per Magnetfeld in eine Richtung aus. Dann gossen sie eine identische Schicht mit anders ausgerichteten Partikeln darauf.

Drehbewegungen erzeugt
In Streifen geschnitten, biegt oder dreht sich das Material unter Feuchtigkeitseinfluss in verschiedene Richtungen – je nach Schnittrichtung mal geringelt wie Schweineschwänzchen, mal eher wie Spiralteigwaren. Dies berichten die Forscher im Fachblatt «Nature Communications».

Gerade solche Drehbewegungen waren bisher laut Studart in künstlichen Materialien schwierig zu erreichen. Anwendungen sehen die Forscher zum einen bei Keramikteilen, die sich selbst in Form bringen, statt dass man sie in Formen pressen muss. Ein anderes Einsatzgebiet wären Implantate, die sich erst an ihrem Einsatzort im Körper entfalten und genau einpassen würden. «Im Idealfall wären diese auch biologisch abbaubar», sagt Studart.

 

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