Homepage: Insektenhaare als Vorbild

Ein neues DFG-Schwerpunktprogramm unter Mitwirkung des Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Golm untersucht die Bauprinzipien und die Herstellung von neuartigen, hierarchisch strukturierten Materialien. Dabei handelt es sich laut Max-Planck-Institut um Materialien, die auf natürlichen Vorbildern basieren. Im ersten Projektzeitraum von zwei Jahren befassen sich 13 verschiedene Projekte mit der Entwicklung von Hochleistungsmaterialien, die von Insektenhaaren, Nussschalen oder Pflanzenkörpern inspiriert sind, so etwa den Entfaltungsmechanismen in den Kapseln der Mittagsblumengewächse.

Natürliche Materialien sind aus ganz wenigen Bausteinen zusammengesetzt. Dennoch besitzen sie eine große Vielfalt an Mikrostrukturen. Die Natur benötigt nur eine geringe Anzahl an „Zutaten“ um Verbundmaterialien wie Perlmutt oder Zähne zu kreieren, die herausragende Materialeigenschaften besitzen wie beispielsweise eine hohe Bruchfestigkeit. Bei künstlichen Materialien ist dies genau umgekehrt: Es gibt meist nur eine begrenzte Zahl an hierarchischen Ebenen, aber eine ungeheure Fülle an potentiellen Werkstoffen, die miteinander kombiniert werden können.

Das neu eingerichtete Schwerpunktprogramm der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) beschäftigt sich mit den Bauprinzipien und der Herstellung von neuartigen Materialien, die genau diese Prinzipien vereinen – die Verknüpfung verschiedener hierarchischer Ebenen mit industriellen Werkstoffen. Langfristig sollen auf diese Weise Materialien mit bisher nicht bekannten Eigenschaftskombinationen entwickelt werden.

So werden in einem der Projekte – eine Kooperation zwischen TU Dresden und dem Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung Golm – Mechanismen erforscht, die es den Samenkapseln der Mittagsblumengewächse ermöglichen, sich auf beeindruckende Weise bei Benetzung durch Regentropfen zu entfalten. Die Bewegung erfolgt aufgrund der Feuchtigkeitsänderungen in den Zellwänden. „Diese natürlichen Konzepte auf das Design von biomimetischen Materialien zu übertragen und dabei die zugrundeliegenden Prinzipien auf z.B. aktive Gele und ihr Schwellverhalten anzuwenden, ist ungeheuer faszinierend“, so Dr. Ingo Burgert, einer der beteiligten Wissenschaftler. PNN