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Forschung

Hier rutschen sogar Käfer aus

Bionik | Mittwoch, 25. September 2013, idw/mg

Kakerlakenplagen im Klimaschacht könnten bald der Vergangenheit angehören. Nach dem Vorbild von Pflanzenblättern entwickeln Forscher ultra-rutschige Oberflächen, die sogar für Käfer oder Ameisen zu glatt sind. 

Ein Forscherteam um Thomas Speck von der Albert-Ludwigs-Universität in Freiburg im Breisgau behauptet von sich, es habe die «ideale Anti-Haftoberfläche» gefunden. Eine Oberfläche, auf der sogar Insekten keinen Halt haben.

Das Team untersuchte Oberflächen von Pflanzenblättern, um herauszufinden, wie sich Zellform, Mikrostruktur und Oberflächenchemie auf das Haftverhalten von Insekten auswirken. Anschliessend stellten die Forscher Experimente mit Kartoffelkäfern auf: Auf verschiedenen Pflanzenoberflächen sowie auf Kunstharz-Nachbildungen massen sie die Kraft, die der Käfer beim Laufen aufbringen muss.

Mikroskopische Falten verringern die Haftung
Das Ergebnis haben die Forscher im Fachjournal «Acta Biomaterialia» veröffentlicht. Es zeigt, dass die Oberflächenchemie einer Oberfläche keinen Einfluss auf die «Rutschigkeit» für Insekten hat. Dafür aber Zellform und Mikrostruktur. Wellige oder gewölbte Zellen verstärken die Haftfähigkeit des Käfers. Gewisse Mikrostrukturen können sie verringern.

Um eine möglichst rutschige Oberfläche zu finden, sind die Forscher auf das Schlüsselwort «Kutikularfalten» gestossen. Es handelt sich dabei um winzig kleine Falten in der Aussenhaut-Schutzschicht von Blättern. Diese Kutikularfalten bestimmen, wieviel Halt ein Käfer auf der jeweiligen Oberfläche hat. Am wenigsten Halt hatten sie bei 0,5 Mikrometern hohen und breiten Falten, die in einem Abstand von 0,5-1,5 Mikrometern angeordnet waren. Um die Dimensionen verständlich zu machen: Ein Mikrometer ist ein Tausendstel Millimeter. Ziemlich kleine Dimensionen also.

Das Forscherteam fand heraus, dass auf solch einer Oberfläche die Hafthaare an den Käferbeinen, die ansonsten den sicheren Stand garantieren, sich nicht mehr in den Kutikularfalten verankern können. 

Prototyp für die Praxis geplant 
Diese Erkenntnisse wollen die Forscher nun nutzen und einen Prototyp für Anti-Haft-Oberflächen nach diesem Schema herstellen. Ziel ist es, später einmal in der Lage zu sein, etwa Belüftungsrohre oder Fenstersimse mit diesen Oberflächen auszustatten, um zu verhindern, dass Schädlinge in Häuser eindringen und Nahrungsmittel und Medikamente verderben oder wegfressen. «Gerade in den Tropen ist dieser Aspekt besonders wichtig», sagt Projektleiter Speck.

 

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